同步容器和併發容器總結

什麼是同步容器？

同步容器經過synchronized關鍵字修飾容器保證同一時刻內只有一個線程在使用容器，從而使得容器線程安全。synchronized的意思是同步，它體如今將多線程變爲串行等待執行。（但注意一點，複合操做不能保證線程安全。舉例：A線程第一步獲取尾節點，第二步將尾結點的值加1，但在A線程執行完第一步的時候，B線程刪除了尾節點，在A線程執行第二步的時候就會報空指針）

什麼是併發容器？

併發容器指的是容許多線程同時使用容器，而且保證線程安全。而爲了達到儘量提升併發，Java併發工具包中採用了多種優化方式來提升併發容器的執行效率，核心的就是：鎖、CAS（無鎖）、COW（讀寫分離）、分段鎖。

同步容器

1.Vector

Vector和ArrayList同樣實現了List接口，其對於數組的各類操做和ArrayList同樣，區別在於Vertor在可能出現線程不安全的全部方法都用synchronized進行了修飾。

2.Stack

Stack是Vertor的子類，Stack實現的是先進後出的棧。在出棧入棧等操做都進行了synchronized修飾。

3.HashTable

HashTable實現了Map接口，它實現的功能HashMap基本一致（HashTable不可存null,而HashMap的鍵和值均可以存null）。區別在於HashTable使用了synchronized修飾了方法。

4.Collections提供的同步集合類

• List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
• Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
• Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

其實以上三個容器都是Collections經過代理模式對本來的操做加上了synchronized同步。而synchronized的同步粒度太大，致使在多線程處理的效率很低。因此在JDK1.5的時候推出了併發包下的併發容器，來應對多線程下容器處理效率低的問題。

併發容器

1.CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList至關於實現了線程安全的ArrayList，它的機制是在對容器有寫入操做時，copy出一份副本數組，完成操做後將副本數組引用賦值給容器。底層是經過ReentrantLock來保證同步。但它經過犧牲容器的一致性來換取容器的高併發效率（在copy期間讀到的是舊數據）。因此不能在須要強一致性的場景下使用。

2.CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet和CopyOnWriteArrayList原理同樣，它是實現了CopyOnWrite機制的Set集合。

3.ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap至關於實現了線程安全的HashMap。其中的key是無序的，而且key和value都不能爲null。在JDK8以前，ConcurrentHashMap採用了分段鎖機制來提升併發效率，只有在操做同一分段的鍵值對時才須要加鎖。到了JDK8以後，摒棄了鎖分段機制，改成利用CAS算法。

4.ConcurrentSkipListMap

ConcurrentSkipListMap至關於實現了線程安全的TreeMap。其中的key是有序的，而且key和value都不能爲null。它採用的跳躍表的機制來替代紅黑樹。爲何不繼續使用紅黑樹呢？由於紅黑樹在插入或刪除節點的時候須要旋轉調整，致使須要控制的粒度較大。而跳躍表使用的是鏈表，利用無鎖CAS機制實現高併發線程安全。

5.ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListSet和ConcurrentSkipListMap原理同樣，它是實現了高併發線程安全的TreeSet。

Queue類型

阻塞型

1.ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是採用數組實現的有界阻塞線程安全隊列。若是向已滿的隊列繼續塞入元素，將致使當前的線程阻塞。若是向空隊列獲取元素，那麼將致使當前線程阻塞。採用ReentrantLock來保證在併發狀況下的線程安全。

2.LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是一個基於單向鏈表的、範圍任意的（實際上是有界的）、FIFO 阻塞隊列。訪問與移除操做是在隊頭進行，添加操做是在隊尾進行，並分別使用不一樣的鎖進行保護，只有在可能涉及多個節點的操做才同時對兩個鎖進行加鎖。

3.PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一個支持優先級的無界阻塞隊列。默認狀況下元素採用天然順序升序排列。也能夠自定義類實現compareTo()方法來指定元素排序規則，

4.DelayQueue

DelayQueue是一個內部使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。同時元素節點數據須要等待多久以後纔可被訪問。取數據隊列爲空時等待，有數據但延遲時間未到時超時等待。

5.SynchronousQueue

SynchronousQueue沒有容量，是一個不存儲元素的阻塞隊列，會直接將元素交給消費者，必須等隊列中的添加元素被消費後才能繼續添加新的元素。至關於一條容量爲1的傳送帶。

6.LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue是一個有鏈表組成的無界傳輸阻塞隊列。它集合了ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue等優勢。具體機制較爲複雜。

7.LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque是一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。所謂雙向隊列指的是能夠從隊列的兩端插入和移出元素。

非阻塞型

1.ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue是線程安全的無界非阻塞隊列,其底層數據結構是使用單向鏈表實現,入隊和出隊操做是使用咱們常常提到的CAS來保證線程安全。

筆者水平有限，若有錯誤懇請評論指正。

轉自個人我的博客 vc2x.com