并发容器的简单介绍

JDK5中添加了新的concurrent包，相对同步容器而言，并发容器通过一些机制改进了并发性能。因为同步容器将所有对容器状态的访问都串行化了，这样保证了线程的安全性，所以这种方法的代价就是严重降低了并发性，当多个线程竞争容器时，吞吐量严重降低。因此Java5.0开始针对多线程并发访问设计，提供了并发性能较好的并发容器，引入了java.util.concurrent包。与Vector和Hashtable、Collections.synchronizedXxx()同步容器等相比，util.concurrent中引入的并发容器主要解决了两个问题：

• 1）根据具体场景进行设计，尽量避免synchronized，提供并发性。
• 2）定义了一些并发安全的复合操作，并且保证并发环境下的迭代操作不会出错。

util.concurrent中容器在迭代时，可以不封装在synchronized中，可以保证不抛异常，但是未必每次看到的都是"最新的、当前的"数据。

并发容器类简单介绍

ConcurrentHashMap

• 对应的非并发容器：HashMap
• 目标：代替Hashtable、synchronizedMap，支持复合操作
• 原理：JDK6中采用一种更加细粒度的加锁机制Segment“分段锁”，JDK8中采用CAS无锁算法。

CopyOnWriteArrayList

• 对应的非并发容器：ArrayList
• 目标：代替Vector、synchronizedList
• 原理：利用高并发往往是读多写少的特性，对读操作不加锁，对写操作，先复制一份新的集合，在新的集合上面修改，然后将新集合赋值给旧的引用，并通过volatile 保证其可见性，当然写操作的锁是必不可少的了。

CopyOnWriteArraySet

• 对应的费并发容器：HashSet
• 目标：代替synchronizedSet
• 原理：基于CopyOnWriteArrayList实现，其唯一的不同是在add时调用的是CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法，其遍历当前Object数组，如Object数组中已有了当前元素，则直接返回，如果没有则放入Object数组的尾部，并返回。

ConcurrentSkipListMap

• 对应的非并发容器：TreeMap
• 目标：代替synchronizedSortedMap(TreeMap)
• 原理：Skip list（跳表）是一种可以代替平衡树的数据结构，默认是按照Key值升序的。Skip list让已排序的数据分布在多层链表中，以0-1随机数决定一个数据的向上攀升与否，通过”空间来换取时间”的一个算法。ConcurrentSkipListMap提供了一种线程安全的并发访问的排序映射表。内部是SkipList（跳表）结构实现，在理论上能够在O（log（n））时间内完成查找、插入、删除操作。

ConcurrentSkipListSet

• 对应的非并发容器：TreeSet
• 目标：代替synchronizedSortedSet
• 原理：内部基于ConcurrentSkipListMap实现

ConcurrentLinkedQueue

• 不会阻塞的队列
• 对应的非并发容器：Queue
• 原理：基于链表实现的FIFO队列（LinkedList的并发版本）

LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue

• 对应的非并发容器：BlockingQueue
• 特点：拓展了Queue，增加了可阻塞的插入和获取等操作
• 原理：通过ReentrantLock实现线程安全，通过Condition实现阻塞和唤醒
• 实现类：
  • LinkedBlockingQueue：基于链表实现的可阻塞的FIFO队列
  • ArrayBlockingQueue：基于数组实现的可阻塞的FIFO队列
  • PriorityBlockingQueue：按优先级排序的队列