Java 的 SHA-256 等哈希算法的哪些实现是线程安全的？

Question

我需要在 Java 应用程序中计算 SHA-256 哈希值。 Apache HmacUtils 似乎适合于此。然而，在文档中它说“这个类是不可变的和线程安全的。但是Mac可能不是”。这里“Mac”指的是返回的实例，它实际上计算哈希值。

现在，我希望能够从多个线程计算哈希值，理想情况下它们不会互相阻塞。 实现这一目标的最佳方法是什么？ 是否有参考哪种算法实际上是线程安全的？ 我知道它还需要是可重入？ 我应该为每个线程创建一个“Mac”实例以避免线程安全问题吗？ （这样够吗？这样贵很多吗？）

Answer 1

有几种方法可以设置这些东西：

您为您拥有的每项工作创建一个线程。

换句话说，您创建一个新的

java.lang.Thread

实例（或

extends Thread

的类的实例），如果您运行它，它会执行一项工作，然后结束。

这是一个坏主意 - 至少，如果速度很重要并且您有大量工作要做。制作这些线程的实际成本取决于大量因素，真正的组合爆炸：JVM 版本、供应商、底层操作系统、底层架构。从速度角度来看，这可能是一个很好的方法，但是在某些组合中，这比替代方案慢得多，替代方案是拥有一组有限的线程（大约等于 CPU 中的核心数量，也许大约是 2 倍，但是与核心数量线性相关），并且这些线程将作业从 em 的中央队列中拉出，直到所有作业完成。

有各种框架可以让这个变得“好”（例如 fork/join、ExecutorPool 等），如果您想以某种方式处理所有这些，您可以在

java.util.concurrent

 中使用集合类型作为“所有作业的中央队列”要做的就是所有线程都从'.

拉出

重点是，担心为每个作业创建 Mac 对象的新实例所涉及的成本（实际上，为了避免任何线程安全问题，您最终必须要做的事情）有点像如果你没有解决房间里的大象问题，那就太愚蠢了。换句话说，

如果这描述了您当前的设置，请先修复它，这样您最终会：

你有工作，还有一群执行者来完成工作。

...并且执行器的数量是有限的（与机器中CPU核心的数量相同的数量级）。

然后，相对于作业计数，您拥有的线程数量是恒定的，即可以忽略。

解决方案就是简单地为每个线程创建 1 个 Mac 对象。这意味着每个 CPU 有 1 个 mac 对象，这是微不足道的、可以忽略的成本。尝试使用更少的 mac 对象是没有意义的；即使这本来就很好（即 mac 对象根本没有上下文，这显然不是真的），你也无法获得可测量的性能，或者如果不知何故这些 mac 对象

是线程安全但确实有状态（因为 JVM 非常擅长消除不相关的同步成本，因为该对象永远不会从多个线程中使用，即使如果这样做的话它会成功）。

实现这一目标的一个简单工具就是拥有一个

ThreadLocal

:

private static final ThreadLocal<Mac> MACS = new ThreadLocal<Mac>() {
  @Override public Mac initialValue() { 
    return HmacUtils.getInitializedMac("algorithm", key);
  }
};


public void codeThatIsRunInManyThreads() {
  Mac mac = MACS.get();
  mac.reset();
  // use mac here. Rest safely knowing it's all safe now.
}