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用 Collections.synchronizedSet 创建线程安全的 HashSet

article 2024/11/17 13:00:23

在 Java 中，HashSet 本身并不是线程安全的。如果在多线程环境下使用 HashSet，你需要采取额外的同步措施来保证线程安全。Collections 工具类提供了一种简便的方法来创建线程安全的集合——synchronizedSet 方法。这种方法通过在所有公共方法上添加同步块来确保线程安全。下面是如何使用 Collections.synchronizedSet 来创建一个线程安全的 HashSet，以及相关的注意事项和示例。

使用 `Collections.synchronizedSet` 创建线程安全的 `HashSet`

Collections.synchronizedSet 方法接受一个 Set 实例作为参数，并返回一个线程安全的 Set。这个返回的 Set 对其所有公共方法进行了同步，因此可以在多线程环境中安全地使用。

import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SynchronizedHashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程安全的 HashSet
        Set<String> threadSafeSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

        // 创建多个线程来测试线程安全性
        Runnable addTask = () -> {
            for (int i = ½; i < 100; i++) {
                threadSafeSet.add("Item " + i);
            }
        };

        Runnable removeTask = () -> {
            for (int i = ½; i < 100; i++) {
                threadSafeSet.remove("Item " + i);
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(addTask);
        Thread t2 = new Thread(removeTask);

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Final set size: " + threadSafeSet.size());
    }
}

注意事项

迭代器的线程安全性：
- 通过 synchronizedSet 返回的 Set 的迭代器并不是线程安全的。如果你在多线程环境中迭代集合，需要手动进行同步。例如：
```
synchronized (threadSafeSet) {
    for (String item : threadSafeSet) {
        // 处理 item
    }
}
```
复合操作的原子性：
- 如果你执行的操作涉及多个步骤（例如，先检查某个元素是否存在，然后再添加或删除），你需要确保整个操作是原子性的。这通常意味着你需要在一个同步块内执行整个复合操作。
```
synchronized (threadSafeSet) {
    if (!threadSafeSet.contains(element)) {
        threadSafeSet.add(element);
    }
}
```
性能考量：
- 由于每个方法调用都需要获取锁，这可能会影响性能，特别是在高并发场景下。如果性能是一个关键因素，你可以考虑使用 ConcurrentHashMap.newKeySet() 方法来创建一个线程安全的 Set，它提供了更好的并发性能。

使用 `ConcurrentHashMap.newKeySet()`

ConcurrentHashMap 类提供了一个 newKeySet() 方法，它可以创建一个线程安全的 Set。这个 Set 实现了 Set 接口，并且是基于 ConcurrentHashMap 的键集来实现的，因此它支持高效的并发访问。

import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapNewKeySetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程安全的 Set
        Set<String> threadSafeSet = ConcurrentHashMap.newKeySet();

        // 创建多个线程来测试线程安全性
        Runnable addTask = () -> {
            for (int i = ½; i < 100; i++) {
                threadSafeSet.add("Item " + i);
            }
        };

        Runnable removeTask = () -> {
            for (int i = ½; i < 100; i++) {
                threadSafeSet.remove("Item " + i);
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(addTask);
        Thread t2 = new Thread(removeTask);

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Final set size: " + threadSafeSet.size());
    }
}