Java并发 -- 并发容器

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了Java并发 -- 并发容器，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含4474字，纯文字阅读大概需要7分钟。

内容图文

同步容器

1. Java 1.5之前提供的同步容器虽然也能保证线程安全，但性能很差
2. Java中的容器主要分为四大类，分别为List、Map、Set和Queue，并不是所有的Java容器都是线程安全的
3. 将非线程安全的容器变成线程安全的容器的简单方案：synchronized
   • 把非线程安全的容器封装在对象内部，然后控制好访问路径即可

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线程安全的ArrayList

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public class SafeArrayList<T> {
    private List<T> list = new ArrayList<>();

    public synchronized T get(int idx) {
        return list.get(idx);
    }

    public synchronized void add(int idx, T t) {
        list.add(idx, t);
    }

    public synchronized boolean addIfNotExist(T t) {
        if (!list.contains(t)) {
            list.add(t);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

Collections.synchronized

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Collections.synchronizedList(new ArrayList());
Collections.synchronizedSet(new HashSet());
Collections.synchronizedMap(new HashMap());

组合操作存在竟态条件问题

1. 上面的addIfNotExist就包含组合操作
2. 组合操作往往隐藏着竟态条件问题，即便每个操作都能保证原子性，也不能保证组合操作的原子性
3. 用迭代器遍历同步容器也存在竟态条件问题，因为组合操作不具备原子性

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// 存在竟态条件问题
List<Object> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Iterator<Object> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    process(iterator.next());
}

// 并发安全，先锁住list再执行遍历操作
List<Object> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (list) {
    Iterator<Object> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        process(iterator.next());
    }
}

并发容器

1. Java在1.5之前所谓的线程安全容器，主要指的是同步容器
2. 同步容器最大的问题是性能差，所有方法都用synchronized来保证互斥，串行度太高
3. 在Java 1.5提供了性能更高的容器，称为并发容器

分类

并发容器数量众多，但依旧可以分成四大类：List、Map、Set和Queue

List

1. List里面只有一个实现类就是CopyOnWriteArrayList
2. CopyOnWrite即在执行写操作的时候会将共享变量重新复制一份出来，这样的好处是读操作是完全无锁的
3. CopyOnWriteArrayList内部维护一个数组，成员变量array指向这个内部数组，所有的读操作都是基于array进行的
4. 如果在遍历array的同时，还有一个写操作
   • 会将array复制一份，然后在新复制的数组上执行写操作，执行完之后再将array指向这个新的数组
5. 因此读写是并行的， 遍历操作一直都是基于原array执行的，而写操作则是基于新array执行的
6. 应用场景：仅适用于写操作非常少的场景，而且能够容忍读写的短暂不一致
7. CopyOnWriteArrayList的迭代器是只读的，不支持增删改，因为对快照进行增删改是没有意义的

Map

1. Map接口的两个实现：ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap
2. ConcurrentHashMap的key是无序的，而ConcurrentSkipListMap的key是有序的
3. ConcurrentSkipListMap里面的SkipList本身是一种数据结构，翻译成跳表
   • 跳表执行插入、删除和查询操作的平均复杂度为O(log n)
   • 理论上与并发线程数无关，适用于并发度非常高的情况（ConcurrentHashMap的性能也不能满足要求）

Set

1. Set接口的两个实现：CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet
2. 原理与CopyOnWriteArrayList和ConcurrentSkipListMap类似

Queue

1. JUC中的Queue类的并发容器是最复杂的，可以从两个维度分类，阻塞/非阻塞、单端/双端
2. 阻塞/非阻塞：阻塞指的是当队列已满时，入队操作阻塞；当队列已空时，出队操作阻塞
3. 单端/双端：单端指的是只能队尾入队，队首出队；双端指的是队首队尾皆可出队入队
4. 在JUC中，阻塞队列用Blocking关键字标识，单端队列用Queue标识，双端队列用Qeque标识

单端阻塞队列

1. 其实现包括
   • ArrayBlockingQueue
   • LinkedBlockingQueue
   • SynchronousQueue
   • LinkedTransferQueue
   • PriorityBlockingQueue
   • DelayQueue
2. 内部一般都会持有一个队列
   • 该队列可以是数组（ArrayBlockingQueue）
   • 也可以是链表（LinkedBlockingQueue）
   • 甚至不持有队列（SynchronousQueue），生产者线程的入队操作必须等待消费者线程都出队操作
3. LinkedTransferQueue融合了LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue的功能，性能比LinkedBlockingQueue更好
4. PriorityBlockingQueue支持按优先级出队
5. DelayQueue支持延时队列

双端阻塞队列

其实现是LinkedBlockingDeque

单端非阻塞队列

其实现是ConcurrentLinkedQueue

双端非阻塞队列

其实现是ConcurrentLinkedDeque

是否有界

1. 使用队列时，要格外注意队列是否支持有界
2. 实际工作中，一般不建议使用无界的队列，因为有可能会导致OOM
3. 上面提到的Queue，只有ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是支持有界的

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内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的Java并发 -- 并发容器全部内容，希望文章能够帮你解决Java并发 -- 并发容器所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

内容备注

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