如何保证集合是线程安全的？ConcurrentHashMap如何实现高效的线程安全？

问题：

• 如何保证集合是线程安全的？
• ConcurrentHashMap如何实现高效的线程安全？

  知识点：

1. 为什么需要ConcurrentHashMap？
   Hashtable比较低效，所有线程公用同一把锁，效率低下。Collections工具类提供的Map方法，大同小异，源码如下：

private static class SynchronizedMap<K, V> implements Map<K, V>, Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;
        private final Map<K, V> m;
        //划重点了，利用this作为互斥的mutex
        final Object mutex;
        private transient Set<K> keySet;
        private transient Set<Entry<K, V>> entrySet;
        private transient Collection<V> values;

        SynchronizedMap(Map<K, V> var1) {
            this.m = (Map)Objects.requireNonNull(var1);
            this.mutex = this;
        }

        SynchronizedMap(Map<K, V> var1, Object var2) {
            this.m = var1;
            this.mutex = var2;
        }

        public int size() {
            Object var1 = this.mutex;
         synchronized(this.mutex) {
                return this.m.size();
            }
        }

        public boolean isEmpty() {
            Object var1 = this.mutex;
           //方法不再申明为synchronized方法，但是利用this作为互斥的mutex，大同小异 synchronized(this.mutex) {
                return this.m.isEmpty();
            }
        }

高并发时候，容易始HashMap死循环导致CPU占用100%。可参考不正当使用HashMap导致cpu 100%的问题追究，
HashMap 死循环的探究

1. ConcurrentHashMap，篇幅太长，后续有专门文章分析。

回答问题

Java提供了不同层面的线程安全支持，在传统的框架内部，除了Hashtable等同步容器，还提供了所谓的同步包装器，我们可以调用Collecions工具的同步方法，来获取一个同步的包装容器（如：Collections.synchronizedMap），但是他们都是利用非常粗粒度的处理方式，在高并发的时候，性能比较低下。

另外，更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类，它提供了：

• 各种并发容器：比如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。
• 各种线程安全队列（Queue/Deque)，如ArrayBlockingQueue、synchronousQueue。
• 各种有序容器的线程安全版本。
  可参考：Java并发：线程安全的容器：同步和并发 java线程安全的容器有哪些？

具体保证线程安全的方式，包括从有简单的synchronize方式，到基于更加精细化的，比如基于分离锁实现的ConcurrentHashMap等并发实现等。具体选择要看开发的场景需求。总得来说，并发包提供的容器通用场景，远优于早期的简单的同步实现。
自己项目中使用代码：

private Map<Promise, ReadableMap> mPictureTakenOptions = new ConcurrentHashMap<>();
  private Map<Promise, File> mPictureTakenDirectories = new ConcurrentHashMap<>();
  
public void takePicture(ReadableMap options, final Promise promise, File cacheDirectory) {
    mPictureTakenPromises.add(promise);
    mPictureTakenOptions.put(promise, options);
    mPictureTakenDirectories.put(promise, cacheDirectory);
    if (mPlaySoundOnCapture) {
      MediaActionSound sound = new MediaActionSound();
      sound.play(MediaActionSound.SHUTTER_CLICK);
    }
    try {
      super.takePicture();
    } catch (Exception e) {
      mPictureTakenPromises.remove(promise);
      mPictureTakenOptions.remove(promise);
      mPictureTakenDirectories.remove(promise);
      throw e;
    }
  }

参考：

• 不正当使用HashMap导致cpu 100%的问题追究，
• HashMap 死循环的探究
• Collections工具类中部分源码
• 极客时间APP核心技术第十讲| 如何保证集合是线程安全的？ConcurrentHashMap如何实现高效的线程安全？
• 自己项目中部分代码

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