java - 最小化 JDK8 ConcurrentHashMap 检查和设置操作的锁定范围

Question

1.

我有多个线程更新一个 ConcurrentHashMap。每个线程根据键将一个整数列表附加到映射条目的值。任何线程都没有移除操作。

这里的重点是我想尽可能的减少锁和同步的范围。

我看到 computeIf...() 方法的文档说“当计算正在进行时，其他线程在此 map 上尝试的一些更新操作可能会被阻止”，这不是那么令人鼓舞。另一方面，当我查看它的源代码时，我没有观察到它在整个 map 上锁定/同步的位置。

因此，我想知道使用 computeIf...() 和以下本土“方法 2”的理论性能比较。

2.

另外，我觉得我在这里描述的问题可能是您可以在 ConcurrentHashMap 上执行的最简化的 check-n-set(或通常是“复合”)操作之一。

但我不是很自信，而且找不到很多指南关于如何在 ConcurrentHashMap 上执行这种简单的复合操作，没有在整个 map 上进行锁定/同步 。

因此，我们将不胜感激任何对此的一般性良好做法建议。

public void myConcurrentHashMapTest1() {

    ConcurrentHashMap<String, List<Integer>> myMap = new ConcurrentHashMap<String, List<Integer>>();

    // MAP KEY: a Word found by a thread on a page of a book 
    String myKey = "word1";

    // -- Method 1: 
    // Step 1.1 first, try to use computeIfPresent(). doc says it may lock the
    //      entire myMap. 
    myMap.computeIfPresent(myKey, (key,val) -> val.addAll(getMyVals()));
    // Step 1.2 then use computeIfAbsent(). Again, doc says it may lock the
    //      entire myMap. 
    myMap.computeIfAbsent(myKey, key -> getMyVals());    
}

public void myConcurrentHashMapTest2() {        
    // -- Method 2: home-grown lock splitting (kind of). Will it theoretically 
    //      perform better? 

    // Step 2.1: TRY to directly put an empty list for the key
    //      This may have no effect if the key is already present in the map
    List<Integer> myEmptyList = new ArrayList<Integer>();
    myMap.putIfAbsent(myKey, myEmptyList);

    // Step 2.2: By now, we should have the key present in the map
    //      ASSUMPTION: no thread does removal 
    List<Integer> listInMap = myMap.get(myKey);

    // Step 2.3: Synchronize on that list, append all the values 
    synchronized(listInMap){
        listInMap.addAll(getMyVals());
    }

}

public List<Integer> getMyVals(){
    // MAP VALUE: e.g. Page Indices where word is found (by a thread)
    List<Integer> myValList = new ArrayList<Integer>(); 
    myValList.add(1);
    myValList.add(2);

    return myValList;
}

Answer 1

您的假设(按预期使用 ConcurrentHashMap 对您来说太慢)是基于对 Javadoc 的误解。 Javadoc 没有声明整个 map 将被锁定。它也没有说明每个 computeIfAbsent() 操作都执行悲观锁定。

实际上可以锁定的是一个容器(也称为桶)，它对应于 ConcurrentHashMap 的内部数组支持中的单个元素。请注意，这不是 Java 7 的包含多个桶的映射段。当这样的 bin 被锁定时，可能被阻止的操作只是更新散列到同一 bin 的 key 。

另一方面，您的解决方案并不意味着避免 ConcurrentHashMap 中的所有内部锁定 - computeIfAbsent() 只是可以降级为的方法之一在更新时使用 synchronized block 。即使是 putIfAbsent() ，您最初使用它为某个键放置一个空列表，如果它没有命中空 bin，也会阻塞。

但更糟糕的是，您的解决方案不能保证您的同步 批量更新的可见性。您可以保证 get() happens-before putIfAbsent() 它观察到的值，但是没有 happens-before 在您的批量更新和随后的 get() 之间。

附言您可以在其 OpenJDK 实现中进一步了解 ConcurrentHashMap 中的锁定:http://hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8/jdk/file/687fd7c7986d/src/share/classes/java/util/concurrent/ConcurrentHashMap.java , 第 313-352 行。