同步类容器和并发类容器(三)

同步类容器

  • 同步类容器都是线程安全的,但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。复合类操作如:迭代(反复访问元素,遍历完容器中的所有元素)、跳转(根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素)、以及条件运算。这些复合操作在多线程并发地修改容器时,可能会表现出意外的行为,最经典的就是ConcurrentModificationException,原因是当容器迭代过程中,被并发地修改了内容,这是由于早期迭代器设计的时候并没有考虑并发修改的问题。
  • 同步类容器:如Vector、HashTable。这些容器的同步功能其实都是JDK的Collection.synchronized***等工程方法去创建的状态。这很明显不满足互联网高并发的需求,在保证线程安全的同时,也必须要有足够的性能。

并发类容器

  • 并发类容器时专门针对并发设计的,使用ConcurrentHashMap来代替给与散列的传统的HashTable,而且在ConcurrentHashMap中,添加了一些常见复合操作的支持,以及使用了CopyOnWriteArrayList代替Vector,并发的CopyonWriteArraySet,以及并发的Queue,ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue,前者是高性能队列,后者是阻塞形式的队列,具体实现Queue还有很多,例如ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等。

ConcurrentMap

ConcurrentMap接口下有两个重要实现:

  • ConcurrentHashMap。
  • ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)。
    ConcurrentHashMap内部使用段(segment)来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的HashTable,他们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上,他们就可以并发进行。把一个整体分成了16个段(segment)。也就是最高支持16个线程并发的修改操作。这就是在多线程场景时减少锁的粒度从而降低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明,目的是第一时间获取修改的内容,性能非常好。
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public class UseConcurrentMap {

public static void main(String[] args) {
ConcurrentMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("k1", "aaa");
map.put("k2", "bbb");
map.put("k3", "ccc");
map.putIfAbsent("k3", "ddd");

for(Map.Entry<String, String> mp : map.entrySet()){
System.out.println("key: "+mp.getKey()+","+"value "+mp.getValue());
}
}

}

Copy-On-Write容器

Copy-On-Write简称COW,是一种用于程序设计中的优化策略。JDK里的COW容器有两种:

  • CopyOnWriteArrayList。
  • CopyOnWriteArraySet。

COW容器非常有用,可以在非常多的并发场景中使用到。那么什么是CopyOnWrite容器?
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器中添加元素的时候,不直接忘当前容器中添加,二十先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器,然后新的容器里添加元素,添加完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想,读和写在不同的容器。在读多写少的场景下使用有很高的性能。

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