What's the difference between ConcurrentHashMap and Collections.synchronizedMap(Map)?

У меня есть карта, которая должна быть изменена несколькими потоками одновременно.

Похоже, что в Java API существует три разные реализации синхронизированной карты:

• Hashtable


• Collections.synchronizedMap(Map)


• ConcurrentHashMap

Насколько я понимаю, Hashtable это старая реализация (расширение устаревшего Dictionary класса), которая позже была адаптирована под Map интерфейс. Хотя он и синхронизирован, похоже, у него серьезные проблемы с масштабируемостью, и его не рекомендуется использовать в новых проектах.

Но как насчет двух других? В чем разница между картами, возвращаемыми Collections.synchronizedMap(Map) и ConcurrentHashMaps? Какая из них подходит для какой ситуации?

Для ваших нужд используйте ConcurrentHashMap. Это позволяет одновременно изменять карту из нескольких потоков без необходимости их блокировки. Collections.synchronizedMap(map) создает блокирующую карту, которая снижает производительность, хотя и обеспечивает согласованность (при правильном использовании).

Используйте второй вариант, если вам нужно обеспечить согласованность данных, и каждый поток должен иметь актуальный вид карты. Используйте первый, если производительность критична, и каждый поток только вставляет данные в карту, при этом чтения происходят реже.

╔═══════════════╦═══════════════════╦═══════════════════╦═════════════════════╗
║   Property    ║     HashMap       ║    Hashtable      ║  ConcurrentHashMap  ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═══════════════════╩═════════════════════╣ 
║      Null     ║     allowed       ║              not allowed                ║
║  values/keys  ║                   ║                                         ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═════════════════════════════════════════╣
║ Thread-safety ║                   ║                                         ║
║   features    ║       no          ║                  yes                    ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═══════════════════╦═════════════════════╣
║     Lock      ║       not         ║ locks the whole   ║ locks the portion   ║        
║  mechanism    ║    applicable     ║       map         ║                     ║ 
╠═══════════════╬═══════════════════╩═══════════════════╬═════════════════════╣
║   Iterator    ║               fail-fast               ║ weakly consistent   ║ 
╚═══════════════╩═══════════════════════════════════════╩═════════════════════╝

Относительно механизма блокировки:
Hashtable блокирует объект, в то время как ConcurrentHashMap блокирует только корзину.

"Проблемы с масштабируемостью" для Hashtable присутствуют точно так же в Collections.synchronizedMap(Map) - они используют очень простую синхронизацию, что означает, что только один поток может получить доступ к карте одновременно.

Это не большая проблема, когда у вас простые вставки и поиск (если вы не делаете это чрезвычайно интенсивно), но становится большой проблемой, когда вам нужно выполнить итерацию по всей карте, что может занять много времени для большой карты - пока один поток делает это, всем остальным приходится ждать, если они хотят вставить или выполнить поиск чего-либо.

В ConcurrentHashMap использует очень сложные методы, чтобы уменьшить потребность в синхронизации и разрешить параллельный доступ для чтения несколькими потоками без синхронизации, и, что более важно, предоставляет Iterator, который не требует синхронизации и даже позволяет изменять карту во время взаимодействия (хотя это не дает никаких гарантий, будут ли возвращены элементы, которые были вставлены во время итерации).

Основное различие между этими двумя заключается в том, что ConcurrentHashMap блокируется только часть данных, которые обновляются, в то время как другая часть данных может быть доступна другим потокам. Однако Collections.synchronizedMap() заблокирует все данные во время обновления, другие потоки смогут получить доступ к данным только после снятия блокировки. Если выполняется много операций обновления и относительно небольшое количество операций чтения, вам следует выбрать ConcurrentHashMap.

Также есть еще одно отличие в том, что ConcurrentHashMap не будет сохранен порядок элементов в переданной карте. Это аналогично HashMap при сохранении данных. Нет гарантии, что порядок элементов сохранен. While Collections.synchronizedMap() сохранит порядок элементов передаваемой карты. Например, если вы передадите TreeMap в ConcurrentHashMap, порядок элементов в ConcurrentHashMap может отличаться от порядка в TreeMap, но Collections.synchronizedMap() порядок сохранится.

Кроме того, ConcurrentHashMap можно гарантировать, что не будет ConcurrentModificationException выброса, пока один поток обновляет карту, а другой поток выполняет обход итератора, полученного из карты. Однако, Collections.synchronizedMap() это не гарантируется.

Есть один пост, который демонстрирует различия этих двух, а также ConcurrentSkipListMap.