如何在Java中创建线程安全的ConcurrentHashSet?
在本文中,我们将了解创建线程安全 HashSet 实例的各种可能性,并了解与 HashSet 等效的 ConcurrentHashMap。我们还将研究每种方法的优缺点。
在 JDK8 之前,我们无法创建线程安全的 ConcurrentHashMap,因为 JDK8 中的 java.util.concurrent 包不提供名为 ConcurrentHashSet 的类,添加了两种新的方法,如下所述。ConcurrentHashMap 是允许我们在迭代时修改 Map 的 Map 实现。ConcurrentHashMap 操作是线程安全的。ConcurrentHashMap 不允许键和值为 null。
创建线程安全 ConcurrentHashSet 的方法
当谈到ConcurrentHashSet时,可以通过利用ConcurrentHashMap来创建,它允许使用keySet(defaultValue)和newKeySet()方法来获取一个合适的 Set。这提供了对诸如 contains()、remove() 等函数的访问。
keySet (默认值)
newKeySet()
使用 KeySet(defaultValue) 创建 ConcurrentHashSet
ConcurrentHashMap 类的keySet(defaultValue)方法提供了存储在映射中的键的 Set 视图。该集合由映射本身支持,这意味着对映射的修改将反映在集合中,反之亦然。
语法
public ConcurrentHashMap.KeySetView<K,V> keySet(default_value)
参数
在使用 ConcurrentHashMap 创建集合时传递 default_value
示例
//A Java program to demonstrate the implementation of a ConcurrentHashSet that ensures thread safety. import java.io.*; import java.util.*; public class TutorialsPoint { public static void main (String[] args) { ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); map.put("Tutorials",1); map.put("Point",2); map.put("Java", 3); map.put("article on",4); map.put("Threads", 5); //Create a Set using concurrenthashmap Set intialSet = map.keySet(120); //The value 120 is an arbitrary default value System.out.println("Initial set: " + intialSet); // The value will remain unchanged as 120 // but no error will be encountered. intialSet.add("Element"); System.out.println("After removing an element " + intialSet); //Checking if the set contains if yes we will remove and print the set if(intialSet.contains("Threads")) { intialSet.remove("Threads"); System.out.println("After removing an element " + intialSet); } } }
输出
Initial set: [Threads, Java, Tutorials, Point, article on] After removing an element [Threads, Java, Tutorials, Element, Point, article on] After removing an element [Java, Tutorials, Element, Point, article on]
缺点
在尝试向集合添加新元素时,值将保持不变,即我们在创建集合时设置的默认值。
由于我们上面遇到的所有限制,这就是他们引入newKeySet()方法的原因,该方法返回一个由 ConcurrentHashMap 支持的 Set,其中与键关联的值的类型为Boolean。
如何使用 NewKeySet() 创建 ConcurrentHashSet
newKeySet()方法属于 ConcurrentHashMap 类,它生成一个由 ConcurrentHashMap 支持的新集合,其中指定类型的元素映射到 Boolean.TRUE。
语法
public static <K> ConcurrentHashMap.KeySetView<K,Boolean> newKeySet()
下面提供的代码将使我们了解如何使用 newKeySet() 创建 ConcurrentHashSet。为了解决我们在第一种方法中遇到的所有问题,我们现在将使用newkeySet()。
示例
// A Java program to demonstrate the implementation of a ConcurrentHashSet that ensures thread safety. import java.io.*; import java.util.Set; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; public class TutorialsPoint { public static void main (String[] args) { // Creating a map ConcurrentHashMap<String,Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); map.put("Tutorials",1); map.put("Point",2); map.put("Java", 3); map.put("article on",4); map.put("Threads", 5); Set <String> subjectsSet = ConcurrentHashMap.newKeySet(); subjectsSet.add("Computer Networks"); subjectsSet.add("DBMS"); subjectsSet.add("OS"); // displaying the values of set System.out.println("before adding an element into subjects set: " + subjectsSet); //use add() method to insert elements into the set subjectsSet.add("DSA"); // Print the set again to verify the changes System.out.println("after adding an element into subjects set: " + subjectsSet); // we can use utilize contains() method to check presence of an element in a set if(subjectsSet.contains("DSA")) System.out.println("Yes it is there"); else System.out.println("No it is not there"); // we can do it directly like this :subjectsSet.contains("DSA")); it returns boolean value // To remove an element from a set use remove() method subjectsSet.remove("OS"); System.out.println("after removing an element from subjects set: " + subjectsSet); } }
输出
before adding an element into subjects set: [Computer Networks, OS, DBMS] after adding an element into subjects set: [Computer Networks, DSA, OS, DBMS] Yes it is there after removing an element from subjects set: [Computer Networks, DSA, DBMS]
我们还有其他方法可以创建线程安全的 HashSet,但大多数情况下不使用,而且效率也低于我们上面讨论的方法。
使用 Collections 工具类创建 ConcurrentHashSet
synchronizedSet()方法属于 Java Collections 类,用于获取一个由指定集合支持的同步(线程安全)集合。
在此方法中,我们利用java.util.Collections提供的synchronizedSet()方法来创建一个线程安全的 HashSet 实例。
语法
public static <T> Set<T> synchronizedSet(Set<T> s)
参数
此集合封装在一个同步集合中。
示例
import java.io.*; import java.util.Set; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; import java.util.Collections; import java.util.HashSet; public class TutorialsPoint { public static void main (String[] args) { Set<String> names= new HashSet<String>(); //let’s Add values to the set using add() names.add("Hari"); names.add("Revanth"); names.add("Lokesh"); names.add("Kiran"); //Creating a synchronized set Set<String> synchronizedSet = Collections.synchronizedSet(names); System.out.println("Synchronized set is :"+synchronizedSet ); } }
输出
Synchronized set is :[Revanth, Hari, Kiran, Lokesh]
它比上面讨论的方法效率低。基本上,与实现低级并发机制的 ConcurrentHashMap 相比,synchronizedSet()将 Set 包装到同步装饰器中。
使用 CopyOnWriteArraySet 创建线程安全 Set
用于创建线程安全实现的最后一种方法是 CopyOnWriteArraySet。以下是创建 Set 实例的代码片段。
示例
Set<String> copyOnArraySet = new CopyOnWriteArraySet<>(); copyOnArraySet.add("sample");
以下是一些我们需要考虑的重要属性和缺点:
它使用数组而不是 HashMap 来存储数据,这意味着与采用 O(1) 的 ConcurrentHashMap 相比,contains() 或 remove() 等操作的复杂度为 O(n)。
它适用于非常小的应用程序,我们需要防止线程在遍历期间发生干扰。
光栅不提供擦除变量的操作。
结论
在本文中,我们看到了创建线程安全 Set 实例的各种可能性。最初,我们探讨了在 Java 中创建ConcurrentHashSet,它由 ConcurrentHashMap 支持。以及这些方法之间的区别,当需要线程安全的哈希集时,这应该是首选方法。
最后,我们还讨论了 synchronizedSet()、CopyOnWriteArraySet 方法及其性能缺点。