HashTable, HashMap, ConcurrentHashMap

HashTable 특징

• HashTable의 경우, 데이터 변경 메소드가 모두 Synchronized (동기화) 메소드로 선언되어 있다.
• 메소드 호출 전에 멀티 쓰레드 환경에서 쓰레드 간에 Synchronized Lock (동기화 락) 을 걸기 때문에 데이터의 무결성을 보장한다.
• Synchronized Lock은 시간이 오래걸리기 때문에 HashTable은 속도가 느리다.
• 멀티 쓰레드 환경에서 사용하기 적합하다.

 

HashMap 특징

• HashMap의 경우, HashTable와는 달리 동기화 (Synchronized) 처리를 하지 않기 때문에 데이터의 무결성을 보장하지 않지만 속도가 빠르다.
• 단일 쓰레드 환경에서 사용하기 적합하다.

 

HashMap을 사용하여 동기화 문제 해결?

• SynchronizedMap을 이용하여 해결할 수 있다.
• Map Interface (HashMap, ....) 을 SynchronizedMap 클래스로 Wrapping하여 사용하면 해당 Map 객체는 동기화 맵 (Synchronized Map) 이 된다.
• Map<T, F> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<T, F>()); 과 같이 사용한다.

 

ConcurrentHashMap

• JAVA 1.5부터 사용가능한 ConcurrentUtil 인터페이스에서 제공하는 클래스이다.
• ConcurrentHashMap은 SynchronizedMap 으로 Wrapping된 HashMap 이나 HashTable 보다 더 빠른 속도를 보이면서도 쓰레드 간의 동기화를 보장한다.
• ConcurrentHashMap은 동기화 시, Map 전체에 동기화 락을 걸지 않고, Map을 여러 조각으로 쪼개 일부만 락을 거는 형태로 구현되어 있기 때문에 가능하다.
• 이러한 이유로, 멀티 쓰레드 환경에서 쓰레드 간의 경쟁이 심한 경우, 더 효율적인 성능을 보인다.

 

스택 오버플로우 번역

- SynchronizedMap으로 감싼 HashMap과 ConcurrentHashMap의 차이점은 무엇인가?

• Synchronized HashMap:
  1. 각 메소드는 객체 수준 락을 사용하여 동기화 된다. 그래서 SynchronizedMap의 get과 put 메소드는 락을 얻는다.
  2. 전체 컬랙션의 Locking (잠금) 은 성능 오버헤드를 발생시킨다. 하나의 쓰레드가 락을 유지하는 동안, 다른 모든 쓰레드는 컬랙션을 사용할 수 없다.
• JDK 5에서 소개된 CuncurrentHashMap:
  1. 객체 수준에서 Locking (잠금) 은 없으며, Locking (잠금) 이 훨씬 더 Fine Granularity하다. ConcurrentHashMap의 경우, Lock이 HashMap의 Bucket 수준이 될 것이다.
  2. 더 낮은 수준의 Locking의 효과는 당신이 동기화 된 컬렉션에서 가능하지 않은 동시에 발생하는 reader와 writer를 가질 수 있다는 것이다. 이러한 점은 더 큰 확장가능성을 끌어낸다.
  3. ConcurrentHashMap은 하나의 쓰레드가 다른 쓰레드가 일을 반복하는 동안 그것을 수정하려고 하면ConcurrentModificationException 예외를 던지지 않는다.

- Lock Granularity?

• Lock의 단위로, 정확히 말하면 Lock을 구현하기 위해 드는 시간 및 공간 소모에 대한 단위를 말한다.
• 공간 - 어떤 단위로 Lock을 걸 것인가? (ex. DB의 Record, Block, File, Database / Program의 Block, Method, Object)
• 시간 - Lock을 사용하기 위해 소모되는 Request, Release 시간 등 Lock과 관련된 모든 Overhead를 말한다.
• 보통 공간 단위를 가지고 크게 두 가지로 Lock 단위를 구분한다.
  1. 크기가 작은 단위가 대상이라면 Fine Granularity (ex. File, ...)
  2. 큰 단위가 대상이라면 Coarse Granularity (ex. Record, ...)

 

HashMap의 메소드

Method	Description
void clear()	HashMap에 저장된 모든 Object를 제거한다. (ex. map.clear())
Object clone()	현재 HashMap을 복제하여 Return 한다. (ex. newmap = (HashMap)map.clone())
boolean containsKey(Object Key)	HashMap에 지정된 키가 포함되어 있는지 알려준다.
boolean containsValue(Object Value)	HashMap에 지정된 값이 포함되어 있는지 알려준다.
Set entrySet()	HashMap에 지정된 Key-Value 값을 Entry 형태 (Key, Value) 의 형태로 Set에 저장하여 Return 한다. (ex. Set set = map.entrySet() Result : [1=son, 2=kim, 3=choi, 4=lee, 5=bark])
Object put(Object Key, Object Value)	HashMap에 Key와 Value를 저장한다. (ex. map.put(1, "son"), map.put(2, "kim"), ... )
Object get(Object Key)	지정된 Key의 Value를 Return 한다. (ex. map.get(2) Result : kim)
boolean isEmpty()	HashMap이 비어있는지 확인한다.
Object remove(Object Key)	지정된 Key의 Value를 제거한다.
int size()	HashMap에 저장된 Element의 개수를 Return 한다.

 

ConcurrentHashMap의 메소드

Method	Description
void computeIfAbsent(Object Key, (Variable) -> Value)	해당 Key가 존재하지 않다면 생성하고 Value 값을 삽입한다. (ex.  ConcurrentHashMap<String, Integer> map             = new ConcurrentHashMap<>(); map.computeIfAbsent("PC", k -> 60000); map.computeIfAbsent("Charger", k -> 800);)
이외에는 HashMap과 동일하게 작동한다.

 

Reference

• https://ooz.co.kr/71
• https://stackoverflow.com/questions/1291836/concurrenthashmap-vs-synchronized-hashmap
• http://ecomputernotes.com/database-system/rdbms/lock-granularity