經常使用併發類

http://www.javashuo.com/article/p-zgvbluax-ev.html

 一、經常使用的五種併發包

• ConcurrentHashMap
• CopyOnWriteArrayList
• CopyOnWriteArraySet
• ArrayBlockingQueue
• LinkedBlockingQueue

二、ConcurrentHashMap

• 線程安全的HashMap的實現
• 數據結構：一個指定個數的Segment數組，數組中的每個元素Segment至關於一個HashTable（一個HashEntry[]）
• 擴容的話，只須要擴本身的Segment而非整個table擴容
• key與value均不能夠爲null，而hashMap能夠
• 向map添加元素
  • 根據key獲取key.hashCode的hash值
  • 根據hash值算出將要插入的Segment
  • 根據hash值與Segment中的HashEntry的容量-1按位與獲取將要插入的HashEntry的index
  • 若HashEntry[index]中的HashEntry鏈表有與插入元素相同的key和hash值，根據onlyIfAbsent決定是否替換舊值
  • 若沒有相同的key和hash，直接返回將新節點插入鏈頭，原來的頭節點設爲新節點的next（採用的方式與HashMap一致，都是HashEntry替換的方法）
• ConcurrentHashMap基於concurrencyLevel劃分出多個Segment來存儲key-value，這樣的話put的時候只鎖住當前的Segment，能夠避免put的時候鎖住整個map，從而減小了併發時的阻塞現象
• 從map中獲取元素
  • 根據key獲取key.hashCode的hash值
  • 根據hash值與找到相應的Segment
  • 根據hash值與Segment中的HashEntry的容量-1按位與獲取HashEntry的index
  • 遍歷整個HashEntry[index]鏈表，找出hash和key與給定參數相等的HashEntry，例如e
    • 如沒找到e，返回null
    • 如找到e，獲取e.value
      • 若是e.value!=null，直接返回
      • 若是e.value==null,則先加鎖，等併發的put操做將value設置成功後，再返回value值
• 對於get操做而言，基本沒有鎖，只有當找到了e且e.value等於null,有多是當下的這個HashEntry剛剛被建立，value屬性尚未設置成功，這時候咱們讀到是該HashEntry的value的默認值null,因此這裏加鎖，等待put結束後，返回value值
• 加鎖狀況（分段鎖）：
  • put
  • get中找到了hash與key都與指定參數相同的HashEntry，可是value==null的狀況
  • remove
  • size()：三次嘗試後，還未成功，遍歷全部Segment，分別加鎖（即創建全局鎖）

 

三、CopyOnWriteArrayList

• 線程安全且在讀操做時無鎖的ArrayList
• 採用的模式就是"CopyOnWrite"（即寫操做-->包括增長、刪除，使用複製完成）
• 底層數據結構是一個Object[]，初始容量爲0，以後每增長一個元素，容量+1，數組複製一遍
• 遍歷的只是全局數組的一個副本，即便全局數組發生了增刪改變化，副本也不會變化，因此不會發生併發異常。可是，可能在遍歷的過程當中讀到一些剛剛被刪除的對象
• 增刪改上鎖、讀不上鎖
• 讀多寫少且髒數據影響不大的併發狀況下，選擇CopyOnWriteArrayList

四、CopyOnWriteArraySet

• 基於CopyOnWriteArrayList，不添加劇復元素

五、ArrayBlockingQueue

• 基於數組、先進先出、線程安全，可實現指定時間的阻塞讀寫，而且容量能夠限制
• 組成：一個對象數組+1把鎖ReentrantLock+2個條件Condition
• 三種入隊對比
  • offer(E e)：若是隊列沒滿，當即返回true； 若是隊列滿了，當即返回false-->不阻塞
  • put(E e)：若是隊列滿了，一直阻塞，直到數組不滿了或者線程被中斷-->阻塞
  • offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：在隊尾插入一個元素,，若是數組已滿，則進入等待，直到出現如下三種狀況：-->阻塞
    • 被喚醒
    • 等待時間超時
    • 當前線程被中斷
• 三種出對對比
  • poll()：若是沒有元素，直接返回null；若是有元素，出隊
  • take()：若是隊列空了，一直阻塞，直到數組不爲空或者線程被中斷-->阻塞
  • poll(long timeout, TimeUnit unit)：若是數組不空，出隊；若是數組已空且已經超時，返回null；若是數組已空且時間未超時，則進入等待，直到出現如下三種狀況：
    • 被喚醒
    • 等待時間超時
    • 當前線程被中斷
• 須要注意的是，數組是一個必須指定長度的數組，在整個過程當中，數組的長度不變，隊頭隨着出入隊操做一直循環後移
• 鎖的形式有公平與非公平兩種
• 在只有入隊高併發或出隊高併發的狀況下，由於操做數組，且不須要擴容，性能很高

六、LinkedBlockingQueue

• 基於鏈表實現，讀寫各用一把鎖，在高併發讀寫操做都多的狀況下，性能優於ArrayBlockingQueue
• 組成一個鏈表+兩把鎖+兩個條件
• 默認容量爲整數最大值，能夠看作沒有容量限制
• 三種入隊與三種出隊與上邊徹底同樣，只是因爲LinkedBlockingQueue的的容量無限，在入隊過程當中，沒有阻塞等待