理解Java putIfAbsent函數

引言

Java中的Map類是一種常用的數據結構，常用的實現類包括HashMap、ConcurrentHashMap、LinkedHashMap等。在Map中，putIfAbsent函數是一個比較常用的方法，但是它的作用可能不太清晰。本文將通過多個方面來詳細闡釋Java中putIfAbsent函數的使用方法。

正文

一、putIfAbsent函數的定義

/**
* 如果給定的鍵尚未與某個值相關聯（或映射到null），則將其與給定的值相關聯並返回null，否則返回當前值。
*
* @param key 鍵
* @param value 值
* @return 與key關聯的舊值，如果沒有則返回null。
*/
public V putIfAbsent(K key, V value);

上述代碼摘自Java8的HashMap類，putIfAbsent函數具有一個很明確的作用：如果給定的鍵還沒有值，那麼將此鍵值對插入到Map中，並返回null，如果給定的鍵已經有值，則返回當前存儲的值，不進行插入。

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

從上述代碼可以看出，首先向Map中插入鍵為「key」，值為「value」的鍵值對，由於之前Map中沒有此鍵，所以putIfAbsent方法返回null。接着又嘗試插入鍵為「key」，值為「value2」的鍵值對，由於Map中已有此鍵，所以putIfAbsent方法返回當前存儲的值「value」。

三、putIfAbsent方法的線程安全性

雖然putIfAbsent方法線程安全，在多線程環境下運行也不會產生死鎖等問題，但是仍有一些需要注意的地方。

首先需要說明的是，putIfAbsent方法的線程安全性是針對單個鍵值對而言的。也就是說，不同的線程可以同時操作不同的鍵值對，但是如果操作的是同一個鍵值對，那麼就要考慮線程安全問題了。

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));

從上述代碼可以看出，在創建ConcurrentHashMap實例並提交三個線程執行putIfAbsent方法操作同一個鍵值對時，線程間可能產生競爭，會出現多個線程操作同一個鍵值對的情況。在這種情況下，我們需要通過加鎖或使用ConcurrentHashMap等線程安全的Map實現來解決。

四、putIfAbsent方法在代碼中的實際應用場景

實際應用場景中，putIfAbsent方法也有很多場景。

1. 緩存數據

private Map cache = new ConcurrentHashMap();

public Object getData(String key) {
    // 先從緩存中獲取數據
    Object data = cache.get(key);
    if (data == null) {
        // 如果緩存中沒有數據，則從數據庫中讀取，並添加到緩存
        data = fetchDataFromDB(key); // 假設這個方法從數據庫中獲取數據
        cache.putIfAbsent(key, data);
    }
    return data;
}

緩存數據是putIfAbsent方法常用的場景之一，上述代碼邏輯是先從緩存中獲取數據，如果緩存中沒有數據則從數據庫中獲取，然後將獲取到的數據添加到緩存中

2. 分佈式鎖

public boolean acquireLock(String lockKey, String owner) {
    // 其他線程已經獲取到鎖
    if (cache.containsKey(lockKey)) {
        return false;
    } else {
        // 嘗試獲取分佈式鎖
        if (cache.putIfAbsent(lockKey, owner) == null) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
}

public void releaseLock(String lockKey, String owner) {
    // 釋放分佈式鎖
    cache.remove(lockKey, owner);
}

分佈式鎖也是putIfAbsent方法的一個常見應用場景。上述代碼通過向緩存添加鍵值對形式的鎖實現分佈式鎖，如果lockKey已經存在，則說明其他線程已經獲得了鎖，無法獲取，否則可以獲得鎖。

總結

本文詳細闡述了Java中putIfAbsent方法的定義、使用示例、線程安全性、實際應用場景等方面。putIfAbsent方法是Map類的重要方法之一，在實際編程過程中如果掌握了這個方法的使用方法，可以讓代碼更加簡潔、高效。