并發(fā)容器

• ConcurrentHashMap:線程安全的HashMap
• CopyOnWriteArrayList:線程安全的List
• BlockingQueue:這是一個(gè)接口，表示阻塞隊(duì)列，非常適合用于作為數(shù)據(jù)共享的通道
• ConcurrentLinkedQueue:高效的非阻塞并發(fā)隊(duì)列使用鏈表實(shí)現(xiàn)。可以看做一個(gè)線程安全的LinkedList
• ConcurrentSkipListMap:是一個(gè)Map,使用跳表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速查找

ArrayList和HashMap

雖然這兩個(gè)類(lèi)不是線程安全的，但是可以用

Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>())和

Collections.synchronizedMap(new HashMap<K,V>0)使之變成線程安全的

ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList

• 取代同步的HashMap和同步的ArrayList
• 絕大多數(shù)并發(fā)情況下，ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList的性能都更好

Map

ConcurrentHashMap

• Java7中的ConcurrentHashMap最外層是多個(gè)segment,每個(gè)segment的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與HashMap類(lèi)似，仍然是數(shù)組和鏈表組成的拉鏈法
• 每個(gè)segment獨(dú)立上ReentrantLock鎖，每個(gè)segment之間互不影響，提高了并發(fā)效率
• ConcurrentHashMap默認(rèn)有16個(gè)Segments,所以最多可以同時(shí)支持16個(gè)線程并發(fā)寫(xiě)(操作分別分布在不同的Segment上)。這個(gè)默認(rèn)值可以在初始化的時(shí)候設(shè)置為其他值，但是一旦初始化以后，是不可以擴(kuò)容的

• 每個(gè)Node結(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的，并發(fā)度很高。
• 使用鏈表方式解決hash沖突。
• 當(dāng)鏈表的長(zhǎng)度超過(guò)閾值8時(shí)，為了提高查詢(xún)速度，將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹(shù)。

線程不安全

public class OptionsNotSafe implements Runnable {

private static ConcurrentHashMap<String, Integer> scores = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
scores.put("小明", 0);
Thread t1 = new Thread(new OptionsNotSafe());
Thread t2 = new Thread(new OptionsNotSafe());
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(scores);
}


@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
while (true) {
Integer score = scores.get("小明");
Integer newScore = score + 1;

// scores.put("小明",newScore); 線程不安全
boolean b = scores.replace("小明", score, newScore);
if (b) {
break;
}
}
}

}
}

CopyOnWriteArrayList

• 代替Vector和SynchronizedList,就和ConcurrentHashMap代替SynchronizedMap的原因一樣
• Vector和SynchronizedList的鎖的粒度太大，并發(fā)效率相對(duì)比較低，并且迭代時(shí)無(wú)法編輯
• Copy-On-Write并發(fā)容器還包括CopyOnWriteArraySet,用來(lái)替代同步Set

適用場(chǎng)景

• 讀操作可以盡可能地快，而寫(xiě)即使慢一些也沒(méi)有太大關(guān)系
• 讀多寫(xiě)少：黑名單，每日更新；監(jiān)聽(tīng)器：迭代操作遠(yuǎn)多余修改操作

讀寫(xiě)規(guī)則

• 回顧讀寫(xiě)鎖：讀讀共享、其他都互斥(寫(xiě)寫(xiě)互斥、讀寫(xiě)互斥、寫(xiě)讀互斥)
• 讀寫(xiě)鎖規(guī)則的升級(jí)：讀取是完全不用加鎖的，并且更厲害的是寫(xiě)入也不會(huì)阻塞讀取操作。只有寫(xiě)入和寫(xiě)入之間需要進(jìn)行同步等待

缺點(diǎn)

• 數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題：CopyOnWrite容器只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性，不能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)一致性。所以如果你希望寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，馬上能讀到，請(qǐng)不要使用CopyOnWrite容器。
• 內(nèi)存占用問(wèn)題：因?yàn)镃opyOnWrite的寫(xiě)是復(fù)制機(jī)制，所以在進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)候，內(nèi)存里會(huì)同時(shí)駐扎兩個(gè)對(duì)象的內(nèi)存。

并發(fā)隊(duì)列(Queue)

阻塞隊(duì)列(BlockingQueue)

• 阻塞隊(duì)列是具有阻塞功能的隊(duì)列，所以它首先是一個(gè)隊(duì)列其次是具有阻塞功能。
• 通常，阻塞隊(duì)列的一端是給生產(chǎn)者放數(shù)據(jù)用，另一端給消費(fèi)者拿數(shù)據(jù)用。阻塞隊(duì)列是線程安全的，所以生產(chǎn)者和消費(fèi)者都可以是多線程的

• take()方法：獲取并移除隊(duì)列的頭結(jié)點(diǎn)，一旦如果執(zhí)行take的時(shí)候，隊(duì)列里無(wú)數(shù)據(jù)，則阻塞，直到隊(duì)列里有數(shù)據(jù)
• put()方法：插入元素。但是如果隊(duì)列已滿，那么就無(wú)法繼續(xù)插入，則阻塞，直到隊(duì)列里有了空閑空間

take和put不會(huì)拋出異常，只會(huì)阻塞住

add,remove,element會(huì)拋出異常

offer,poll,peek

• 是否有界(容量有多大):這是一個(gè)非常重要的屬性無(wú)界隊(duì)列意味著里面可以容納非常多(Integer.MAXVALUE,約為2的31次，是非常大的一個(gè)數(shù)，可以近似認(rèn)為是無(wú)限容量)
• 阻塞隊(duì)列和線程池的關(guān)系：阻塞隊(duì)列是線程池的重要組成部分

ArrayBlockingQueue

• 指定容量
• 公平：指定是否需要保證公平，如果想保證公平的話那么等待了最長(zhǎng)時(shí)間的線程會(huì)被優(yōu)先處理，不過(guò)這會(huì)同時(shí)帶來(lái)一定的性能損耗

LinkedBlockingQueue

• 無(wú)界
• 容量Integer.MAX_VALUE
• 內(nèi)部結(jié)構(gòu)：Node、兩把鎖。

PriorityBlockingQueue

• 支持優(yōu)先級(jí)
• 自然順序(而不是先進(jìn)先出)
• 無(wú)界隊(duì)列
• PriorityQueue的線程安全版本

SynchronousQueue

• 它的容量為0
• 需要注意的是，SynchronousQueue的容量不是1而是0,因?yàn)镾ynchronousQueue不需要去持有元素，它所做的就是直接傳遞(direct handoff )
• 效率很高
• SynchronousQueue沒(méi)有peek等函數(shù)，因?yàn)閜eek的含義是取出頭結(jié)點(diǎn)，但是SynchronousQueue的容量是0,所以連頭結(jié)點(diǎn)都沒(méi)有，也就沒(méi)有peek方法。同理，沒(méi)有iterate相關(guān)方法
• 是一個(gè)極好的用來(lái)直接傳遞的并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
• SynchronousQueue是線程池Executors.newCachedThreadPool()使用的阻塞隊(duì)列

DelayQueue

• 延遲隊(duì)列，根據(jù)延遲時(shí)間排序
• 元素需要實(shí)現(xiàn)Delayed接口，規(guī)定排序規(guī)則

非阻塞并發(fā)隊(duì)列

并發(fā)包中的非阻塞隊(duì)列只有ConcurrentLinkedQueue這一種顧名思義ConcurrentLinkedQueue是使用鏈表作為其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的，使用CAS非阻塞算法來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全(不具備阻塞功能),適合用在對(duì)性能要求較高的并發(fā)場(chǎng)景。用的相對(duì)比較少一些