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不考慮多線程并發(fā)的情況下，容器類(lèi)一般使用ArrayList、HashMap等線程不安全的類(lèi)，效率更高。在并發(fā)場(chǎng)景下，常會(huì)用到ConcurrentHashMap、ArrayBlockingQueue等線程安全的容器類(lèi)，雖然犧牲了一些效率，但卻得到了安全。
上面提到的線程安全容器都在java.util.concurrent包下，這個(gè)包下并發(fā)容器不少，今天全部翻出來(lái)鼓搗一下。
僅做簡(jiǎn)單介紹，后續(xù)再分別深入探索。
并發(fā)容器介紹
- ConcurrentHashMap：并發(fā)版HashMap
- CopyOnWriteArrayList：并發(fā)版ArrayList
- CopyOnWriteArraySet：并發(fā)Set
- ConcurrentLinkedQueue：并發(fā)隊(duì)列(基于鏈表)
- ConcurrentLinkedDeque：并發(fā)隊(duì)列(基于雙向鏈表)
- ConcurrentSkipListMap：基于跳表的并發(fā)Map
- ConcurrentSkipListSet：基于跳表的并發(fā)Set
- ArrayBlockingQueue：阻塞隊(duì)列(基于數(shù)組)
- LinkedBlockingQueue：阻塞隊(duì)列(基于鏈表)
- LinkedBlockingDeque：阻塞隊(duì)列(基于雙向鏈表)
- PriorityBlockingQueue：線程安全的優(yōu)先隊(duì)列
- SynchronousQueue：讀寫(xiě)成對(duì)的隊(duì)列
- LinkedTransferQueue：基于鏈表的數(shù)據(jù)交換隊(duì)列
- DelayQueue：延時(shí)隊(duì)列
1.ConcurrentHashMap 并發(fā)版HashMap
最常見(jiàn)的并發(fā)容器之一，可以用作并發(fā)場(chǎng)景下的緩存。底層依然是哈希表，但在JAVA 8中有了不小的改變，而JAVA 7和JAVA 8都是用的比較多的版本，因此經(jīng)常會(huì)將這兩個(gè)版本的實(shí)現(xiàn)方式做一些比較(比如面試中)。
一個(gè)比較大的差異就是，JAVA 7中采用分段鎖來(lái)減少鎖的競(jìng)爭(zhēng)，JAVA 8中放棄了分段鎖，采用CAS(一種樂(lè)觀鎖)，同時(shí)為了防止哈希沖突嚴(yán)重時(shí)退化成鏈表(沖突時(shí)會(huì)在該位置生成一個(gè)鏈表，哈希值相同的對(duì)象就鏈在一起)，會(huì)在鏈表長(zhǎng)度達(dá)到閾值(8)后轉(zhuǎn)換成紅黑樹(shù)(比起鏈表，樹(shù)的查詢(xún)效率更穩(wěn)定)。
2.CopyOnWriteArrayList 并發(fā)版ArrayList
并發(fā)版ArrayList，底層結(jié)構(gòu)也是數(shù)組，和ArrayList不同之處在于：當(dāng)新增和刪除元素時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組，在新的數(shù)組中增加或者排除指定對(duì)象，最后用新增數(shù)組替換原來(lái)的數(shù)組。
適用場(chǎng)景：由于讀操作不加鎖，寫(xiě)(增、刪、改)操作加鎖，因此適用于讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景。
局限：由于讀的時(shí)候不會(huì)加鎖(讀的效率高，就和普通ArrayList一樣)，讀取的當(dāng)前副本，因此可能讀取到臟數(shù)據(jù)。如果介意，建議不用。
看看源碼感受下：
3.CopyOnWriteArraySet 并發(fā)Set
基于CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)(內(nèi)含一個(gè)CopyOnWriteArrayList成員變量)，也就是說(shuō)底層是一個(gè)數(shù)組，意味著每次add都要遍歷整個(gè)集合才能知道是否存在，不存在時(shí)需要插入(加鎖)。
適用場(chǎng)景：在CopyOnWriteArrayList適用場(chǎng)景下加一個(gè)，集合別太大(全部遍歷傷不起)。
4.ConcurrentLinkedQueue 并發(fā)隊(duì)列(基于鏈表)
基于鏈表實(shí)現(xiàn)的并發(fā)隊(duì)列，使用樂(lè)觀鎖(CAS)保證線程安全。因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈表，所以理論上是沒(méi)有隊(duì)列大小限制的，也就是說(shuō)添加數(shù)據(jù)一定能成功。
5.ConcurrentLinkedDeque 并發(fā)隊(duì)列(基于雙向鏈表)
基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的并發(fā)隊(duì)列，可以分別對(duì)頭尾進(jìn)行操作，因此除了先進(jìn)先出(FIFO)，也可以先進(jìn)后出(FILO)，當(dāng)然先進(jìn)后出的話應(yīng)該叫它棧了。
6.ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并發(fā)Map
SkipList即跳表，跳表是一種空間換時(shí)間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)冗余數(shù)據(jù)，將鏈表一層一層索引，達(dá)到類(lèi)似二分查找的效果
7.ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并發(fā)Set
類(lèi)似HashSet和HashMap的關(guān)系，ConcurrentSkipListSet里面就是一個(gè)ConcurrentSkipListMap，就不細(xì)說(shuō)了。
8.ArrayBlockingQueue 阻塞隊(duì)列(基于數(shù)組)
基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的可阻塞隊(duì)列，構(gòu)造時(shí)必須制定數(shù)組大小，往里面放東西時(shí)如果數(shù)組滿(mǎn)了便會(huì)阻塞直到有位置(也支持直接返回和超時(shí)等待)，通過(guò)一個(gè)鎖ReentrantLock保證線程安全。
乍一看會(huì)有點(diǎn)疑惑，讀和寫(xiě)都是同一個(gè)鎖，那要是空的時(shí)候正好一個(gè)讀線程來(lái)了不會(huì)一直阻塞嗎?
答案就在notEmpty、notFull里，這兩個(gè)出自lock的小東西讓鎖有了類(lèi)似synchronized + wait + notify的功能。傳送門(mén) → 終于搞懂了
sleep/wait/notify/notifyAll
9.LinkedBlockingQueue 阻塞隊(duì)列(基于鏈表)
基于鏈表實(shí)現(xiàn)的阻塞隊(duì)列，想比與不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一個(gè)容量限制，如果不設(shè)置默認(rèn)為int最大值。
10.LinkedBlockingDeque 阻塞隊(duì)列(基于雙向鏈表)
類(lèi)似LinkedBlockingQueue，但提供了雙向鏈表特有的操作。
11.PriorityBlockingQueue 線程安全的優(yōu)先隊(duì)列
構(gòu)造時(shí)可以傳入一個(gè)比較器，可以看做放進(jìn)去的元素會(huì)被排序，然后讀取的時(shí)候按順序消費(fèi)。某些低優(yōu)先級(jí)的元素可能長(zhǎng)期無(wú)法被消費(fèi)，因?yàn)椴粩嘤懈邇?yōu)先級(jí)的元素進(jìn)來(lái)。
12.SynchronousQueue 數(shù)據(jù)同步交換的隊(duì)列
一個(gè)虛假的隊(duì)列，因?yàn)樗鼘?shí)際上沒(méi)有真正用于存儲(chǔ)元素的空間，每個(gè)插入操作都必須有對(duì)應(yīng)的取出操作，沒(méi)取出時(shí)無(wú)法繼續(xù)放入。
可以看到，寫(xiě)入的線程沒(méi)有任何sleep，可以說(shuō)是全力往隊(duì)列放東西，而讀取的線程又很不積極，讀一個(gè)又sleep一會(huì)。輸出的結(jié)果卻是讀寫(xiě)操作成對(duì)出現(xiàn)。
JAVA中一個(gè)使用場(chǎng)景就是
Executors.newCachedThreadPool()，創(chuàng)建一個(gè)緩存線程池。
13.LinkedTransferQueue 基于鏈表的數(shù)據(jù)交換隊(duì)列
實(shí)現(xiàn)了接口TransferQueue，通過(guò)transfer方法放入元素時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有線程在阻塞在取元素，會(huì)直接把這個(gè)元素給等待線程。如果沒(méi)有人等著消費(fèi)，那么會(huì)把這個(gè)元素放到隊(duì)列尾部，并且此方法阻塞直到有人讀取這個(gè)元素。和SynchronousQueue有點(diǎn)像，但比它更強(qiáng)大。
14.DelayQueue 延時(shí)隊(duì)列
可以使放入隊(duì)列的元素在指定的延時(shí)后才被消費(fèi)者取出，元素需要實(shí)現(xiàn)Delayed接口。
總結(jié)
上面簡(jiǎn)單介紹了JAVA并發(fā)包下的一些容器類(lèi)，知道有這些東西，遇到合適的場(chǎng)景時(shí)就能想起有個(gè)現(xiàn)成的東西可以用了。想要知其所以然，后續(xù)還得再深入探索一番。
作者：Java架構(gòu)師追風(fēng)
來(lái)源：簡(jiǎn)書(shū)
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