Java 8 ConcurrentHashMap computeIfAbsent 隐形性能杀手

后端

2023-12-28 17:15:42

ConcurrentHashMap 的 computeIfAbsent 方法：避免性能陷阱

ConcurrentHashMap：多线程编程利器

在多线程编程的世界中，ConcurrentHashMap 是一款不可或缺的工具。它是一种高效的多线程哈希表，以其卓越的并发性能和线程安全性而闻名。

computeIfAbsent 方法：计算或获取值

ConcurrentHashMap 提供的 computeIfAbsent 方法是一个方便的功能，它允许您根据需要计算或获取一个值。当您调用此方法时，它会执行以下操作：

如果映射中不存在与给定键关联的值，它将使用提供的映射函数计算该值并将其添加到映射中。
如果映射中已经存在一个值，它将返回已存在的值，而不会执行映射函数。

computeIfAbsent 的性能陷阱

虽然 computeIfAbsent 乍一看很方便，但它却暗藏着性能陷阱。其潜在问题在于其内部锁机制。当 computeIfAbsent 尝试获取一个键的哈希桶的锁时，它会阻塞其他线程访问该桶。在高并发场景下，这可能会导致严重的性能问题。

优化建议：避免性能陷阱

为了避免 computeIfAbsent 的性能陷阱，我们建议采取以下措施：

谨慎使用 computeIfAbsent： 避免在高并发场景下使用 computeIfAbsent。
显式锁定桶： 如果必须在高并发场景下使用 computeIfAbsent，请改用 ConcurrentHashMap 的 lock 方法或 tryLock 方法显式锁定桶。
更新现有值： 如果映射中已存在一个值，但您需要更新它，请使用 putIfAbsent 或 replace 方法，而不是 computeIfAbsent。

代码示例

以下代码示例演示了 computeIfAbsent 的潜在性能陷阱：

// 高并发场景下使用 computeIfAbsent
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    map.computeIfAbsent("key", key -> computeValue());
}

在这种情况下，高并发线程将争用 map 的单个桶的锁，从而导致性能下降。

替代方案：显式锁定

// 使用显式锁定避免性能陷阱
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    map.lock("key");
    try {
        if (!map.containsKey("key")) {
            map.put("key", computeValue());
        }
    } finally {
        map.unlock("key");
    }
}