synchronizedMap

synchronizedMap 概述

• SynchronizedMap 是集合工具类 Collections 的一个静态内部类
• SynchronizedMap 实现了 Map 接口，同时实现了接口 Serializable，支持序列化
• 在多线程的情况下，能够保证线程的安全

synchronizedMap 的获取示例

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
Map<Integer, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);// Collections 调用的 synchronizedMap 方法如下
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {return new SynchronizedMap<>(m);
}

synchronizedMap 源码解读

类的基本属性

// 被 final 修饰的普通 Map 对象
private final Map<K,V> m;    // 互斥锁对象
final Object mutex;

构造函数

// 不指定锁对象
SynchronizedMap(Map<K,V> m) {// 不指定锁对象时，锁对象就是 SynchronizedMap 本身this.m = Objects.requireNonNull(m);mutex = this;
}// 自定义锁对象
SynchronizedMap(Map<K,V> m, Object mutex) {this.m = m;// 锁对象为传入的 mutexthis.mutex = mutex;
}

常见的 API 方法

public int size() {synchronized (mutex) {return m.size();}
}public boolean isEmpty() {synchronized (mutex) {return m.isEmpty();}
}public V get(Object key) {synchronized (mutex) {return m.get(key);}
}public V put(K key, V value) {synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
}public V remove(Object key) {synchronized (mutex) {return m.remove(key);}
}public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {synchronized (mutex) {m.putAll(map);}
}public void clear() {synchronized (mutex) {m.clear();}
}public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {synchronized (mutex) {if (entrySet==null)entrySet = new SynchronizedSet<>(m.entrySet(), mutex);return entrySet;}
}

• 可以看到，它的所有方法都是加了 synchronized 互斥锁关键字
• 此外，synchronizedMap 还重写了 Map 中的一些方法，也都是加了 synchronized 互斥锁关键字

synchronizedMap ，Hashtable 与 ConcurrentHashMap

相同点

• 三者都实现了 Map 接口
• 在多线程的情况下，都可以保证线程的安全

不同点

• 底层使用的数据结构：Hashtable 使用了数组 + 链表，ConcurrentHashMap 使用了数组 + 链表 + 红黑树
• 默认的初始容量：HashTable 是 11，ConcurrentHashMap 是 16
• 保证线程安全的机制：synchronizedMap 和 Hashtable 都是为每个方法加了synchronized 互斥锁关键字，ConcurrentHashMap 使用了 Synchronized + CAS + Volatile 机制来保证线程安全
• 多线程的情况下执行效率：ConcurrentHashMap 要高于 synchronizedMap 和 Hashtable

synchronizedList

synchronizedList 概述

• synchronizedList 是集合工具类 Collections 的一个静态内部类
• synchronizedList 实现了 List 接口
• 在多线程的情况下，能够保证线程的安全

synchronizedList 的获取示例

List<Integer> newList = new ArrayList<>();
List<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedList(newList);// Collections 调用 synchronizedList 方法如下
public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {return (list instanceof RandomAccess ?new SynchronizedRandomAccessList<>(list) :new SynchronizedList<>(list));
}

synchronizedList 源码解读

synchronizedList 构造函数

SynchronizedList(List<E> list) {super(list);this.list = list;
}// 指定互斥锁对象，并调用父类 SynchronizedCollection 的构造函数
SynchronizedList(List<E> list, Object mutex) {super(list, mutex);this.list = list;
}

常见的 API 方法

public E get(int index) {synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}public E set(int index, E element) {synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}public void add(int index, E element) {synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}public E remove(int index) {synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {synchronized (mutex) {return list.addAll(index, c);}
}public ListIterator<E> listIterator() {return list.listIterator();
}public ListIterator<E> listIterator(int index) {return list.listIterator(index);
}@Override
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {synchronized (mutex) {list.replaceAll(operator);}
}// 其父类 SynchronizedCollection 的方法
public int size() {synchronized (mutex) {return c.size();}
}public boolean isEmpty() {synchronized (mutex) {return c.isEmpty();}
}public boolean contains(Object o) {synchronized (mutex) {return c.contains(o);}
}@Override
public void forEach(Consumer<? super E> consumer) {synchronized (mutex) {c.forEach(consumer);}
}
......

• 可以看到添加、删除、修改、查询等操作都通过 synchronized 实现了同步锁来保证这些操作是线程安全的
• 在迭代器操作是没有添加同步锁的，因此使用迭代器进行操作使会出现线程不安全的情况，但我们也可以手动添加同步锁来实现迭代的时候线程安全

synchronizedList，Vector 与 CopyOnWriteArrayList

相同点

• 三者都是线程安全的 List

不同点

• 扩容机制：Vector 每次扩容的大小都是原来数组大小的 2 倍，而 CopyOnWriteArrayList 不需要扩容，通过 COW 思想就能使数组容量满足要求
• 保证线程安全机制：synchronizedList 和 Vector 的每个方法都进行了加锁，而 CopyOnWriteArrayList 的读操作是不加锁的，因此 CopyOnWriteArrayList 的读性能远高于 synchronizedList 和 Vector
• 在多线程的读多写少的情况下执行效率：CopyOnWriteArrayList 要高于 synchronizedList 和 Vector

synchronizedSet

synchronizedSet 概述

• synchronizedSet 是集合工具类 Collections 的一个静态内部类
• synchronizedSet 实现了 Set 接口
• 在多线程的情况下，能够保证线程的安全

synchronizedSet 的获取示例

Set<String> set = new HashSet<>();
Set<String> synchronizedSet = Collections.synchronizedSet(set);// Collections 调用 synchronizedSet 方法如下
public static <T> Set<T> synchronizedSet(Set<T> s) {return new SynchronizedSet<>(s);
}

synchronizedSet 源码解读

synchronizedSet 构造函数

SynchronizedSet(Set<E> s) {super(s);
}// 指定互斥锁对象，并调用父类 SynchronizedCollection 的构造函数
SynchronizedSet(Set<E> s, Object mutex) {super(s, mutex);
}

常见的 API 方法

=在 synchronizedSet 中只有 equals() 和 hashCode() 方法，所以我们看其父类 SynchronizedCollection的方法

public int size() {synchronized (mutex) {return c.size();}
}public boolean isEmpty() {synchronized (mutex) {return c.isEmpty();}
}public boolean contains(Object o) {synchronized (mutex) {return c.contains(o);}
}public Iterator<E> iterator() {return c.iterator();
}public boolean add(E e) {synchronized (mutex) {return c.add(e);}
}public boolean remove(Object o) {synchronized (mutex) {return c.remove(o);}
}public boolean addAll(Collection<? extends E> coll) {synchronized (mutex) {return c.addAll(coll);}
}public boolean removeAll(Collection<?> coll) {synchronized (mutex) {return c.removeAll(coll);}
}@Override
public void forEach(Consumer<? super E> consumer) {synchronized (mutex) {c.forEach(consumer);}
}@Override
public Stream<E> stream() {return c.stream();
}

• 可以看到添加、删除等操作都通过 synchronized 实现了同步锁来保证这些操作是线程安全的
• 在迭代器操作是没有添加同步锁的，因此使用迭代器进行操作使会出现线程不安全的情况，但我们也可以手动添加同步锁来实现迭代的时候线程安全

synchronizedSet 与 CopyOnWriteArraySet

相同点

• 二者都是线程安全的 Set

不同点

• 实现机制：CopyOnWriteArraySet 是通过 CopyOnWriteArrayList 实现的。而CopyOnWriteArrayList 本质是个动态数组，所以 CopyOnWriteArraySet 相当于通过动态数组实现的 Set，而 synchronizedSet 的实现依据于如何创建 synchronizedSet 的实例
• 保证线程安全的机制：CopyOnWriteArraySet 通过 volatile 和 ReentrantLock 来实现的，而 synchronizedSet 是通过给添加、删除等方法添加 synchronized 同步锁来保证的
• 在多线程的读多写少的情况下执行效率：CopyOnWriteArraySet 要高于 synchronizedSet

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