这14个Java核心并发容器,Java高手和低手的区别点
作者:acupt
并发容器介绍
- ConcurrentHashMap:并发版HashMap
- CopyOnWriteArrayList:并发版ArrayList
- CopyOnWriteArraySet:并发Set
- ConcurrentLinkedQueue:并发队列(基于链表)
- ConcurrentLinkedDeque:并发队列(基于双向链表)
- ConcurrentSkipListMap:基于跳表的并发Map
- ConcurrentSkipListSet:基于跳表的并发Set
- ArrayBlockingQueue:阻塞队列(基于数组)
- LinkedBlockingQueue:阻塞队列(基于链表)
- LinkedBlockingDeque:阻塞队列(基于双向链表)
- PriorityBlockingQueue:线程安全的优先队列
- SynchronousQueue:读写成对的队列
- LinkedTransferQueue:基于链表的数据交换队列
- DelayQueue:延时队列
1.ConcurrentHashMap 并发版HashMap
最常见的并发容器之一,可以用作并发场景下的缓存。底层依然是哈希表,但在JAVA 8中有了不小的改变,而JAVA 7和JAVA 8都是用的比较多的版本,因此经常会将这两个版本的实现方式做一些比较(比如面试中)
一个比较大的差异就是,JAVA 7中采用分段锁来减少锁的竞争,JAVA 8中放弃了分段锁,采用CAS(一种乐观锁),同时为了防止哈希冲突严重时退化成链表(冲突时会在该位置生成一个链表,哈希值相同的对象就链在一起),会在链表长度达到阈值(8)后转换成红黑树(比起链表,树的查询效率更稳定)。
2.CopyOnWriteArrayList 并发版ArrayList
public class CopyOnWriteArrayList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();private transient volatile Object[] array;// 添加元素,有锁public boolean add(E e) {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock(); // 修改时加锁,保证并发安全try {Object[] elements = getArray(); // 当前数组int len = elements.length;Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 创建一个新数组,比老的大一个空间newElements[len] = e; // 要添加的元素放进新数组setArray(newElements); // 用新数组替换原来的数组return true;} finally {lock.unlock(); // 解锁}}// 读元素,不加锁,因此可能读取到旧数据public E get(int index) {return get(getArray(), index);}
}
3.CopyOnWriteArraySet 并发Set
public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {/*** 读写共用此锁,线程间通过下面两个Condition通信* 这两个Condition和lock有紧密联系(就是lock的方法生成的)* 类似Object的wait/notify*/final ReentrantLock lock;/** 队列不为空的信号,取数据的线程需要关注 */private final Condition notEmpty;/** 队列没满的信号,写数据的线程需要关注 */private final Condition notFull;// 一直阻塞直到有东西可以拿出来public E take() throws InterruptedException {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == 0)notEmpty.await();return dequeue();} finally {lock.unlock();}}// 在尾部插入一个元素,队列已满时等待指定时间,如果还是不能插入则返回public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException {checkNotNull(e);long nanos = unit.toNanos(timeout);final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly(); // 锁住try {// 循环等待直到队列有空闲while (count == items.length) {if (nanos <= 0)return false;// 等待超时,返回// 暂时放出锁,等待一段时间(可能被提前唤醒并抢到锁,所以需要循环判断条件)// 这段时间可能其他线程取走了元素,这样就有机会插入了nanos = notFull.awaitNanos(nanos);}enqueue(e);//插入一个元素return true;} finally {lock.unlock(); //解锁}}
}
乍一看会有点疑惑,读和写都是同一个锁,那要是空的时候正好一个读线程来了不会一直阻塞吗?
import java.util.concurrent.*;
public class Main {public static void main(String[] args) {SynchronousQueue<Integer> queue = new SynchronousQueue<>();new Thread(() -> {try {// 没有休息,疯狂写入for (int i = 0; ; i++) {System.out.println("放入: " + i);queue.put(i);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {// 咸鱼模式取数据while (true) {System.out.println("取出: " + queue.take());Thread.sleep((long) (Math.random() * 2000));}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}
}
/* 输出:
放入: 0
取出: 0
放入: 1
取出: 1
放入: 2
取出: 2
放入: 3
取出: 3
*/
可以看到,写入的线程没有任何sleep,可以说是全力往队列放东西,而读取的线程又很不积极,读一个又sleep一会。输出的结果却是读写操作成对出现。
JAVA中一个使用场景就是Executors.newCachedThreadPool(),创建一个缓存线程池。
总结
上面简单介绍了JAVA并发包下的一些容器类,知道有这些东西,遇到合适的场景时就能想起有个现成的东西可以用了。想要知其所以然,后续还得再深入探索一番。
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