java声明ConcurrentHashMap时需要加static吗？

Question

加或者不加的影响是什么？

Answer 1

先说一说ConcurrentHashMap的来龙去脉，再讲 static

ConcurrentHashMap一个线程安全的哈希表，用于存储键值对。它在内部使用了分段锁（Segment Locking）或其他形式的并发控制机制，允许多个线程并发读写，同时保持较高的性能。

ConcurrentHashMap 是 Java 并发编程中非常重要的一个线程安全的哈希表实现，它在 java.util.concurrent 包中。ConcurrentHashMap 允许并发读和并发写，旨在提供比同步的 HashMap 更高的并发性能。

实现原理：

1. 分段锁（Segment Locking）：

在 JDK 1.7 及之前的版本中，ConcurrentHashMap 使用了分段锁（Segment Locking）机制。整个哈希表被分割成多个段（Segment），每个段是一个小的哈希表，它们有自己的锁。当多个线程访问不同段的数据时，它们可以并发执行，因为每个段都有自己的锁。

2. CAS 操作：

ConcurrentHashMap 使用了无锁的 compare-and-swap（CAS）操作来更新数据，这进一步提高了并发性能。

3. 读取操作无锁：

读取操作通常不需要加锁，因为 ConcurrentHashMap 的设计保证了读取数据的可见性和一致性。

4. JDK 1.8 的改进：

在 JDK 1.8 中，ConcurrentHashMap 的实现发生了变化，它取消了分段锁，转而使用了 synchronized 关键字来保护哈希表的节点（Node）。同时，它也引入了红黑树来处理哈希碰撞导致的链表过长的问题，提高了最坏情况下的性能。

作用：

ConcurrentHashMap 的主要作用是在多线程环境中提供高效的并发访问。它适用于以下场景：

• 当多个线程需要访问同一个哈希表时，使用 ConcurrentHashMap 可以减少锁竞争，提高并发性能。
• 在需要线程安全的集合操作时，ConcurrentHashMap 是一个性能优于同步的 HashMap 的选择。

示例代码：

以下是一个简单的 ConcurrentHashMap 使用示例：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ConcurrentHashMapExample {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        // 创建一个ConcurrentHashMap        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();        // 创建一个线程池        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);        // 提交10个任务到线程池，每个任务都会更新ConcurrentHashMap        for (int i = 0; i < 10; i++) {            final int taskNumber = i;            executor.submit(() -> {                map.put("key" + taskNumber, taskNumber);                System.out.println("Task " + taskNumber + " put value: " + map.get("key" + taskNumber));            });        }        // 关闭线程池        executor.shutdown();        executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);    }}

在这个示例中，我们创建了一个 ConcurrentHashMap 并使用一个线程池来并发地更新它。每个任务都会向哈希表中插入一个键值对，并打印出对应的值。由于 ConcurrentHashMap 是线程安全的，所以这个程序可以正确地运行而不会出现并发问题。

解释：

• ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();：创建了一个新的 ConcurrentHashMap 实例。
• ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);：创建了一个固定大小为10的线程池。
• executor.submit(() -> {...});：提交了一个 Runnable 任务到线程池，任务中更新了 ConcurrentHashMap。
• executor.shutdown(); 和 executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);：关闭线程池并等待所有任务完成。

这个示例展示了如何在多线程环境中安全地使用 ConcurrentHashMap。

实现原理的代码分析：

ConcurrentHashMap 是 Java 中的一个线程安全的哈希表实现，用于存储键值对。在 Java 1.8 之前，ConcurrentHashMap 使用了分段锁机制，而在 Java 1.8 之后，它采用了更为高效的锁分离技术。

Java 1.8 之前的实现原理：

在 Java 1.8 之前，ConcurrentHashMap 使用分段锁（Segment Locking）机制。每个 Segment 是一个可重入的 ReentrantLock，它用于锁定整个哈希表的一个部分。哈希表被分割成多个段，每个段有自己的锁，因此可以同时进行读写操作。

1. 分段锁：

ConcurrentHashMap 使用分段锁来保护多个哈希表段。每个段有一个自己的锁，这使得在多线程环境中可以并发地读写不同的段。

2. 写时复制：

在 Java 1.8 之前，ConcurrentHashMap 在进行写操作时，会复制整个段，而不是整个哈希表。这减少了加锁的范围，提高了并发性能。

Java 1.8 之后的实现原理：

在 Java 1.8 中，ConcurrentHashMap 的实现发生了变化，它取消了分段锁，转而使用了 synchronized 关键字来保护哈希表的节点（Node）。同时，它也引入了红黑树来处理哈希碰撞导致的链表过长的问题，提高了最坏情况下的性能。

1. 锁分离：

在 Java 1.8 中，ConcurrentHashMap 使用了一种称为“锁分离”的技术。它将锁的范围缩小到链表的头部节点，而不是整个哈希表或整个段。这减少了锁竞争，提高了并发性能。

2. 红黑树：

为了提高哈希表的性能，ConcurrentHashMap 引入了红黑树。当链表的长度超过某个阈值时，链表会被转换为红黑树，这样可以减少搜索时间，提高最坏情况下的性能。

代码分析：

以下是 ConcurrentHashMap 类的一些关键方法的代码分析：

• put(K key, V value)：这个方法用于向 ConcurrentHashMap 中添加一个键值对。
• get(Object key)：这个方法用于从 ConcurrentHashMap 中获取与指定键关联的值。
• remove(Object key)：这个方法用于从 ConcurrentHashMap 中移除与指定键关联的键值对。

这些方法都使用了 synchronized 关键字来保护哈希表的节点。在 Java 1.8 之前，这些方法会使用分段锁来保护整个段。而在 Java 1.8 之后，这些方法会使用锁分离技术来保护链表的头部节点。

这个示例展示了如何在多线程环境中使用 ConcurrentHashMap 来安全地进行键值对的添加、获取和移除操作。由于 ConcurrentHashMap 是线程安全的，所以这个程序可以正确地运行而不会出现并发问题。

至于声明时加不加static，看你在业务场景中需要的作用域，加了 static,表示为全局生命周期，这个时候需要维护，非static，表示为局部的，在生命周期内会结束该对象。建议，想要用static，要考虑清楚长期维护的风风险。

Answer 2

加了就是静态变量，属于类，全局就一个，类名.变量名访问
不加就是成员变量，属于对象，一个对象一个，对象.变量名访问

Answer 3

当你问出这个问题的时候，我劝你最好不用加static。现在异步调用都开始写function匿名函数，都能获取到。如果写Task类的话建议通过构造函数的形式进行传递。

Answer 4

在Java中，是否将ConcurrentHashMap声明为static取决于你想要实现的功能和该map的生命周期。

1. 非静态 (non-static):

* **生命周期**：当`ConcurrentHashMap`被声明为非静态时，它的生命周期与创建它的对象相同。当对象被垃圾收集器回收时，`ConcurrentHashMap`也会被回收。* **实例变量**：每个对象实例都有自己的`ConcurrentHashMap`副本。* **用途**：如果你希望每个对象实例都有自己的`ConcurrentHashMap`副本，那么应该选择非静态声明。

2. 静态 (static):

* **生命周期**：当`ConcurrentHashMap`被声明为静态时，它的生命周期与类加载器相同。一旦类被加载到JVM中，`ConcurrentHashMap`就会被创建，并且直到类被卸载时才会被销毁。* **类变量**：所有对象实例共享同一个`ConcurrentHashMap`实例。* **用途**：如果你希望所有对象实例共享同一个`ConcurrentHashMap`实例，那么应该选择静态声明。这通常在需要在整个应用程序中共享数据时很有用。

影响：

• 内存使用：静态变量会在类加载时分配内存，并在类卸载时释放内存。因此，如果你声明了一个静态的ConcurrentHashMap，它将占用固定的内存空间，直到类被卸载。
• 线程安全：ConcurrentHashMap本身是线程安全的，无论是静态还是非静态。但是，你需要确保在多线程环境中正确地同步访问它。
• 数据共享：静态ConcurrentHashMap意味着所有对象实例都会共享相同的数据。这可能会导致并发修改异常，除非你在访问和修改数据时采取了适当的同步措施。

总之，是否将ConcurrentHashMap声明为static取决于你的具体需求。如果你希望每个对象实例都有自己的数据副本，那么应该选择非静态声明。如果你希望所有对象实例共享同一个数据实例，并且已经考虑到了线程安全和并发修改的问题，那么可以选择静态声明。