java併發編程——併發容器類介紹

併發容器的簡單介紹

JDK5中添加了新的concurrent包，相對同步容器而言，併發容器經過一些機制改進了併發性能。由於同步容器將全部對容器狀態的訪問都串行化了，這樣保證了線程的安全性，因此這種方法的代價就是嚴重下降了併發性，當多個線程競爭容器時，吞吐量嚴重下降。所以Java5.0開始針對多線程併發訪問設計，提供了併發性能較好的併發容器，引入了java.util.concurrent包。與Vector和Hashtable、Collections.synchronizedXxx()同步容器等相比，util.concurrent中引入的併發容器主要解決了兩個問題：

• 1）根據具體場景進行設計，儘可能避免synchronized，提供併發性。
• 2）定義了一些併發安全的複合操做，而且保證併發環境下的迭代操做不會出錯。

util.concurrent中容器在迭代時，能夠不封裝在synchronized中，能夠保證不拋異常，可是未必每次看到的都是"最新的、當前的"數據。

併發容器類簡單介紹

ConcurrentHashMap

• 對應的非併發容器：HashMap
• 目標：代替Hashtable、synchronizedMap，支持複合操做
• 原理：JDK6中採用一種更加細粒度的加鎖機制Segment「分段鎖」，JDK8中採用CAS無鎖算法。

CopyOnWriteArrayList

• 對應的非併發容器：ArrayList
• 目標：代替Vector、synchronizedList
• 原理：利用高併發每每是讀多寫少的特性，對讀操做不加鎖，對寫操做，先複製一份新的集合，在新的集合上面修改，而後將新集合賦值給舊的引用，並經過volatile 保證其可見性，固然寫操做的鎖是必不可少的了。

CopyOnWriteArraySet

• 對應的費併發容器：HashSet
• 目標：代替synchronizedSet
• 原理：基於CopyOnWriteArrayList實現，其惟一的不一樣是在add時調用的是CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法，其遍歷當前Object數組，如Object數組中已有了當前元素，則直接返回，若是沒有則放入Object數組的尾部，並返回。

ConcurrentSkipListMap

• 對應的非併發容器：TreeMap
• 目標：代替synchronizedSortedMap(TreeMap)
• 原理：Skip list（跳錶）是一種能夠代替平衡樹的數據結構，默認是按照Key值升序的。Skip list讓已排序的數據分佈在多層鏈表中，以0-1隨機數決定一個數據的向上攀升與否，經過」空間來換取時間」的一個算法。ConcurrentSkipListMap提供了一種線程安全的併發訪問的排序映射表。內部是SkipList（跳錶）結構實現，在理論上可以在O（log（n））時間內完成查找、插入、刪除操做。

ConcurrentSkipListSet

• 對應的非併發容器：TreeSet
• 目標：代替synchronizedSortedSet
• 原理：內部基於ConcurrentSkipListMap實現

ConcurrentLinkedQueue

• 不會阻塞的隊列
• 對應的非併發容器：Queue
• 原理：基於鏈表實現的FIFO隊列（LinkedList的併發版本）

LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue

• 對應的非併發容器：BlockingQueue
• 特色：拓展了Queue，增長了可阻塞的插入和獲取等操做
• 原理：經過ReentrantLock實現線程安全，經過Condition實現阻塞和喚醒
• 實現類：
  • LinkedBlockingQueue：基於鏈表實現的可阻塞的FIFO隊列
  • ArrayBlockingQueue：基於數組實現的可阻塞的FIFO隊列
  • PriorityBlockingQueue：按優先級排序的隊列