Java8 Map coumpute操作

在整理Java编程拾遗『容器概述』这篇文章时，看到Map接口中在Java8后加入了compute的一系列方法，computeIfAbsent、computeIfPresent以及compute方法。本篇文章就来讲述一下这三个方法的使用。

Java8提供的这几个方法最大的亮点就是：线程安全。ConcurrentHashMap类中的实现是线程安全的，使用ConcurrentHashMap的上述方法，无论如何放来放去，都能保证是线程安全的。

1. 线程安全

public class MapTest {

    private static final Map<String, AtomicInteger> counters = new HashMap<>();
    private static List<String> stringList = Lists.newArrayList("zhuo", "li", "zhuo", "li", "zhuo", "test");

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            exec.execute(() -> accumulate(stringList));
        }
        exec.shutdown();
        exec.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(counters);
    }

    private static void accumulate(List<String> stringList) {
        stringList.forEach(ele -> counters.computeIfAbsent(ele, k -> new AtomicInteger()).incrementAndGet());
    }
}

上述代码，构建了一个Map<String, AtomicInteger>的Map，用来统计一个List中各个元素出现的次数。为了测试computeIfAbsent方法的线程安全特性，所以写了上面这个方法。实际开发中肯定不会把Map定义为类的成员变量成为竞态条件，导致线程不安全，而会把Map定义为accumulate方法的局部变量。在上述代码中，定义一个线程池，并向线程池添加三个任务，任务会统计一个List中各个元素的出现次数，将结果写入Map<String, AtomicInteger>中。线程池中的三个任务，相当于对stringList统计了三次，预期结果是：

{zhuo=9, test=3, li=6}

但是上述代码却会有一定的几率出现一些异常结果，比如：

{zhuo=8, test=3, li=5}

说明对于HashMap的computeIfAbsent方法，是线程不安全的（目测应该是两个线程同时满足了Absent条件，之后一个线程的结果，覆盖了另一个线程的结果），不然结果肯定跟预期结果那样，相当于对stringList统计了三次。现在我们将counters定义为ConCurrentHashMap，如下：

private static final Map<String, AtomicInteger> counters = new ConcurrentHashMap<>();

可以发现，无论怎么执行，结果都是：

{zhuo=9, test=3, li=6}

说明ConcurrentHashMap的computeIfAbsent方法是线程安全的，不存在HashMap的上述线程不安全的问题。由于上述线程安全的特性，可以使用ConcurrentHashMap的computeIfAbsent方法，构建缓存。Mybatis、Dubbo中都有使用。

2. computeIfAbsent

上面讲过computeIfAbsent方法作用：如果key在Map中不存在或者对应的value为null，则根据Function规则计算key对应的value值，并进行put操作(前提Function计算得到的value值也不为null)。最常见的用法是根据key构造一个特定的新对象，并作为key的映射值。如下：

map.computeIfAbsent(1, k -> k + "key");
System.out.println(map.get(1)); //1key

第一个参数是key，第二个参数是lambda函数，用于构建key映射的value值。上述执行结果为：如果map中key为1的键值对不存在，就会向map中添加一个key为1，value为1key的键值对。如果不想使用key进行value的计算，可以直接使用putIfAbsent，如下：

map.putIfAbsent(1, "key");
System.out.println(map.get(1)); //key

computeIfAbsent方法的另一个常见用法是构建多值map，Map<K,Collection<V>>，如下：

map.computeIfAbsent(key, k -> new HashSet<V>()).add(v);

3. computeIfPresent

computeIfPresent方法的作用：如果key在Map中存在且对应的value不为null，则根据BiFunction规则通过key和对应的value计算newValue，如果newValue为null，则删除key对应的键值对，否则替换key对应的value值。如下：

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "test");
map.computeIfPresent(1, (key, value) ->key + value);
System.out.println(map.get(1)); // 1test

4. compute

compute方法的作用：根据BiFunction，通过key和对应的value计算newValue，如果newValue为null且oldValue不为null，会删除对应KV映射，否则会插入或替换原KV映射，其实就相当于上述两个方法的合体。如下：

list.forEach(group -> groupmap.compute(group.getGroupName(), (k, v) -> (v == null) ? group.getLoad() : group.getLoad() + v));

等价于：

list.forEach(group -> {
    groupmap.computeIfPresent(group.getGroupName(), (String key, Integer value) -> value + group.getLoad());
    groupmap.putIfAbsent(group.getGroupName(), group.getLoad());
});

参考链接：

1. Java8（3）：Java8 中 Map 接口的新方法
2. How do I use the new computeIfAbsent function?
3. Java API