大家好，我是指北君。
線程安全的問題，真的算是老生常談了。這幾天看到一個 HashSet 線程安全的騷操作，在這里分享給大家。 在本文中，我們將分享如何構(gòu)造線程安全的HashSet的幾種方法。
使用ConcurrentHashMap工廠方法構(gòu)造線程安全的HashSet
首先, 我們來看看_ConcurrentHashMap_暴露出來的靜態(tài)方法 -- newKeySet()。此方法返回一個Set的實例，等同于實現(xiàn)了 java.util.Set 接口，而且能夠使用Set的一些常用操作，比如 add(), contains() 等。
舉個例子：
Set<Integer> threadSafeUniqueNumbers = ConcurrentHashMap.newKeySet();
threadSafeUniqueNumbers.add(23);
threadSafeUniqueNumbers.add(45);
這里返回的Set，其實有點類似于 HashSet，因為兩者都是基于Hash算法實現(xiàn)的，另外線程同步邏輯帶來的額外開銷也很小，因為它最終還是 ConcurrentHashMap 的一部分。
不過，這個只能在 Java 8 以上版本才可以使用，我想大部分公司應(yīng)該至少 Java 8 了吧。直接拿來用就行。
現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了可以用 ConcurrentHashMap#newKeySet()構(gòu)建類似于線程安全的HashSet，在 ConcurrentHashMap 其實被定義為 KeySetView。ConcurrentHashMap 其實還有兩個實例方法可以用于構(gòu)建 KeySetView, 一個是 keySet() 另外一個就是keySet(defaultValue), 我這里就簡寫一下了， 大家可以在IDE中直接打出來看看。
這兩個方法都可以創(chuàng)建KeySetView的實例，KeySetView 與 Map 是一個連接的關(guān)系。 我們每次向Map中添加新的鍵值對的時候，Set中的數(shù)據(jù)也在相應(yīng)的添加，我們通過幾個例子來看看這兩種方法有哪些區(qū)別。
KeySet() 方法
keySet() 方法 和 keySet(defaultValue) ，最大的區(qū)別就是不能直接往Set中添加數(shù)據(jù)。直接添加的話，會拋出 UnsupportedOperationException 異常，源碼中的定義如下。
public KeySetView<K,V> keySet(){
KeySetView<K,V> ks;
if ((ks = keySet) != null) return ks;
return keySet = new KeySetView<K,V>(this, null);
}
// add
public boolean add(K e){
V v;
if ((v = value) == null)
throw new UnsupportedOperationException();
return map.putVal(e, v, true) == null;
}所以我們只能通過如下的方式使用。
ConcurrentHashMap<Integer,String> numbersMap = new ConcurrentHashMap<>();
Set<Integer> numbersSet = numbersMap.keySet();
numbersMap.put(1, "One");
numbersMap.put(2, "Two");
numbersMap.put(3, "Three");
System.out.println("Map before remove: "+ numbersMap);
System.out.println("Set before remove: "+ numbersSet);
numbersSet.remove(2);
System.out.println("Set after remove: "+ numbersSet);
System.out.println("Map after remove: "+ numbersMap);
輸出結(jié)果如下。
Map before remove: {1=One, 2=Two, 3=Three}
Set before remove: [1, 2, 3]
Set after remove: [1, 3]
Map after remove: {1=One, 3=Three}KeySet(defaultValue) 方法
keySet(defaultValue) ,由于有設(shè)置默認的value，可以在添加的時候不會報錯，JDK 源碼縱定義如下：
public KeySetView<K,V> keySet(V mappedValue){
if (mappedValue == null)
throw new NullPointerException();
return new KeySetView<K,V>(this, mappedValue);
}所以我們可以通過如下的方式使用。
ConcurrentHashMap<Integer,String> numbersMap = new ConcurrentHashMap<>();
Set<Integer> numbersSet = numbersMap.keySet("SET-ENTRY");
numbersMap.put(1, "One");
numbersMap.put(2, "Two");
numbersMap.put(3, "Three");
System.out.println("Map before add: "+ numbersMap);
System.out.println("Set before add: "+ numbersSet);
numbersSet.addAll(asList(4,5));
System.out.println("Map after add: "+ numbersMap);
System.out.println("Set after add: "+ numbersSet);
輸出結(jié)果如下：
Map before add: {1=One, 2=Two, 3=Three}
Set before add: [1, 2, 3]
Map after add: {1=One, 2=Two, 3=Three, 4=SET-ENTRY, 5=SET-ENTRY}
Set after add: [1, 2, 3, 4, 5]使用Collections的來創(chuàng)建線程安全的 Set
java.util.Collections 中有一個線程同步的方法可以用于創(chuàng)建，示例代碼如下。
Set<Integer> syncNumbers = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
syncNumbers.add(1);
這個方法的性能并沒有ConcurrentHashMap的那個效率高，由于使用了同步鎖，增加了一些額外的開銷。
使用CopyOnWriteArraySet構(gòu)建線程安全的 Set
用CopyOnWriteArraySet 創(chuàng)建線程安全的 set 也是非常簡單的。示例代碼如下
Set<Integer> copyOnArraySet = new CopyOnWriteArraySet<>();
copyOnArraySet.add(1);
這個方法從性能的角度上來看，也不是很理想，CopyOnWriteArraySet 背后的實現(xiàn)是CopyOnWriteArrayList, 最終使用了數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)，也就意味著 contains() 或者 remove() 操作，具有 O(n) 的復(fù)雜度，而使用HashMap 復(fù)雜度為 O(1) 。
建議使用此實現(xiàn)時，設(shè)置大小通常保持較小，只讀操作占大多數(shù)。
總結(jié)
在本文中，我們看到了不同的創(chuàng)建線程安全的Set的方式，也比較了他們之間的差異性。 所以大家以后使用的時候，可以考慮使用ConcurrentHashMap創(chuàng)建的Set。
