理解Java putIfAbsent函数

引言

Java中的Map类是一种常用的数据结构，常用的实现类包括HashMap、ConcurrentHashMap、LinkedHashMap等。在Map中，putIfAbsent函数是一个比较常用的方法，但是它的作用可能不太清晰。本文将通过多个方面来详细阐释Java中putIfAbsent函数的使用方法。

正文

一、putIfAbsent函数的定义

/**
* 如果给定的键尚未与某个值相关联（或映射到null），则将其与给定的值相关联并返回null，否则返回当前值。
*
* @param key 键
* @param value 值
* @return 与key关联的旧值，如果没有则返回null。
*/
public V putIfAbsent(K key, V value);

上述代码摘自Java8的HashMap类，putIfAbsent函数具有一个很明确的作用：如果给定的键还没有值，那么将此键值对插入到Map中，并返回null，如果给定的键已经有值，则返回当前存储的值，不进行插入。

二、putIfAbsent的使用示例

Map map = new HashMap();
Object oldVal = map.putIfAbsent("key", "value");
System.out.println(oldVal); // null
Object newVal = map.putIfAbsent("key", "value2");
System.out.println(newVal); // value

从上述代码可以看出，首先向Map中插入键为“key”，值为“value”的键值对，由于之前Map中没有此键，所以putIfAbsent方法返回null。接着又尝试插入键为“key”，值为“value2”的键值对，由于Map中已有此键，所以putIfAbsent方法返回当前存储的值“value”。

三、putIfAbsent方法的线程安全性

虽然putIfAbsent方法线程安全，在多线程环境下运行也不会产生死锁等问题，但是仍有一些需要注意的地方。

首先需要说明的是，putIfAbsent方法的线程安全性是针对单个键值对而言的。也就是说，不同的线程可以同时操作不同的键值对，但是如果操作的是同一个键值对，那么就要考虑线程安全问题了。

Map map = new ConcurrentHashMap();
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);

service.submit(() -> map.putIfAbsent("key", 1));
service.submit(() -> map.putIfAbsent("key", 2));
service.submit(() -> map.putIfAbsent("key", 3));

从上述代码可以看出，在创建ConcurrentHashMap实例并提交三个线程执行putIfAbsent方法操作同一个键值对时，线程间可能产生竞争，会出现多个线程操作同一个键值对的情况。在这种情况下，我们需要通过加锁或使用ConcurrentHashMap等线程安全的Map实现来解决。

四、putIfAbsent方法在代码中的实际应用场景

实际应用场景中，putIfAbsent方法也有很多场景。

1. 缓存数据

private Map cache = new ConcurrentHashMap();

public Object getData(String key) {
    // 先从缓存中获取数据
    Object data = cache.get(key);
    if (data == null) {
        // 如果缓存中没有数据，则从数据库中读取，并添加到缓存
        data = fetchDataFromDB(key); // 假设这个方法从数据库中获取数据
        cache.putIfAbsent(key, data);
    }
    return data;
}

缓存数据是putIfAbsent方法常用的场景之一，上述代码逻辑是先从缓存中获取数据，如果缓存中没有数据则从数据库中获取，然后将获取到的数据添加到缓存中

2. 分布式锁

public boolean acquireLock(String lockKey, String owner) {
    // 其他线程已经获取到锁
    if (cache.containsKey(lockKey)) {
        return false;
    } else {
        // 尝试获取分布式锁
        if (cache.putIfAbsent(lockKey, owner) == null) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
}

public void releaseLock(String lockKey, String owner) {
    // 释放分布式锁
    cache.remove(lockKey, owner);
}

分布式锁也是putIfAbsent方法的一个常见应用场景。上述代码通过向缓存添加键值对形式的锁实现分布式锁，如果lockKey已经存在，则说明其他线程已经获得了锁，无法获取，否则可以获得锁。

总结

本文详细阐述了Java中putIfAbsent方法的定义、使用示例、线程安全性、实际应用场景等方面。putIfAbsent方法是Map类的重要方法之一，在实际编程过程中如果掌握了这个方法的使用方法，可以让代码更加简洁、高效。