分段锁——ConcurrentHashMap

1、线程不安全的HashMap
因为多线程环境下，使用Hashmap进行put操作会引起死循环，导致CPU利用率接近100%，所以在并发情况下不能使用HashMap。

2、效率低下的HashTable容器
HashTable容器使用synchronized来保证线程安全，但在线程竞争激烈的情况下HashTable的效率非常低下。因为当一个线程访问HashTable的同步方法时，其他线程访问HashTable的同步方法时，可能会进入阻塞或轮询状态。如线程1使用put进行添加元素，线程2不但不能使用put方法添加元素，并且也不能使用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。

3、ConcurrentHashMap分段锁技术
ConcurrentHashMap是Java 5中支持高并发、高吞吐量的线程安全HashMap实现。

我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，类似于HashMap（JDK7与JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock)。

当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。

但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。

分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

4、用法
模拟信息的发送和接收，场景是这样的：
服务器向客户端发送信息，要保证信息100%的发送给客户端，那么发给客户端之后，客户端返回一个消息告诉服务器，已经收到。当服务器一直没有收到客户端返回的消息，那么服务器会一直发送这个信息，直到客户端接收并确认该信息，这时候再删除重复发送的这个信息。

为了模拟该场景，这里写两个线程，一个是发送线程，一个是接收线程，把要发送的信息保存到线程安全的对象里面，防止发生线程安全问题，这里采用ConcurrentHashMap。

a、SendThread：信息重新发送类

package com.lynch.lock;

import java.util.Map.Entry;

/**   
 *
 *
 * @author Lynch 
 */
public class SendThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            sleep(6000);
            while (ConcurrentHashMapTest.pushMessage.size() > 0) {
                for (Entry<Integer, String> hashMap : ConcurrentHashMapTest.pushMessage.entrySet()) {
                    System.out.println("消息id:" + hashMap.getKey()+ "未发送成功，在此重发:" + hashMap.getValue());
                }
                
                sleep(1000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

b、ReceiveThread：信息接收类

package com.lynch.lock;

import java.util.Map.Entry;

/**
 * 接收发送过来的信息，并从内存中删除
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
public class ReceiveThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                sleep(2000);
                for (Entry<Integer, String> map : ConcurrentHashMapTest.pushMessage.entrySet()) {
                    if (map.getKey() == i) {
                        System.out.println("成功收到id为：" + map.getKey() + "返回的信息，删除该元素");
                        ConcurrentHashMapTest.pushMessage.remove(map.getKey());
                    }
                }
                System.out.println("内存对象中的元素数量为：" + ConcurrentHashMapTest.pushMessage.size());
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

c、ConcurrentHashMapTest：主类入口

package com.lynch.lock;

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * 模拟信息的发送和接收
 *
 * @author Lynch
 */
public class ConcurrentHashMapTest {
    public static ConcurrentHashMap<Integer, String> pushMessage = new ConcurrentHashMap<Integer, String>();

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            pushMessage.put(i, "该消息是id为" + i + "的消息");
        }

        Thread sendThread = new SendThread();
        Thread receiveThread = new ReceiveThread();
        sendThread.start();
        receiveThread.start();
        for (int i = 5; i < 10; i++) {
            pushMessage.put(i, "该消息是id为" + i + "的消息");
        }
    }
}

这样两个线程可以轮流的进行各自的事情，并且不会造成数据安全的问题。用这种方式，再结合Androidpn的推送机制，会更加符合实际生产中的应用。