JUC系列(三) 不安全的集合类

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⏩当前专栏：JUC系列

集合类不安全

List不安全

并发 arrayList是不安全的
解决方案:

1. vector 线程安全，因为新增方法前 带了 sync关键字，这个方法并不是最优解
2. 集合工具类 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
3. JUC包下 CopyOnWriteArrayList<>()
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CopyOnWrite 写入时复制，COW 计算机程序设计领域的一种优化策略

如 ： 比如多个调用者调用同一个list，读取的时候，固定的，写入（覆盖）

在写入的时候 避免覆盖,造成数据问题; 读写分离

问题: 为什么不用vector 为什么呢?

答 ： 因为只要使用 sync关键字,效率都会低一些,而CopyOnWriteArrayList,底层的方法是用的lock锁

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //并发 arrayList是不安全的
        /*  解决方案
         * 1. vector 线程安全，因为新增方法前 带了 sync关键字，这个方法并不是最优解
         * 2. 集合工具类 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
         * 3. JUC包下 CopyOnWriteArrayList<>()
         *  CopyOnWrite 写入时复制，COW 计算机程序设计领域的一种优化策略
         * 如 ： 比如多个调用者调用同一个list，读取的时候，固定的，写入（覆盖）
         * 在写入的时候 避免覆盖,造成数据问题;
         * 读写分离
         *
         * 问题: 为什么不用vector 为什么呢? 因为只要使用 sync关键字,效率都会低一些,而CopyOnWriteArrayList,底层的方法是用的lock锁
         * */
        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 1; i <= 600; i++) {
            new Thread(() -> {
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(list);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

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写入时复制的add方法的原理

    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock(); //上锁，只允许一个线程进入
        try {
            Object[] elements = getArray(); // 获得当前数组对象
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//拷贝到一个新的数组中
            newElements[len] = e;//插入数据元素
            setArray(newElements);//将新的数组对象设置回去
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }
    }
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Set不安全

解决方案 ：

• 首先就是 Collections工具类 Collections.synchronizedSet(new HashSet());
• 就是和集合再同一个解决方案里的 Set set = new CopyOnWriteArraySet();

public class SetTest {
    //java.util.ConcurrentModificationException 同理和集合没有什么区别
    public static void main(String[] args) {
        /* 如何解决hashset 线程不安全?
         * 1. 首先就是 Collections工具类 Collections.synchronizedSet(new HashSet());
         * 2. 就是和集合再同一个解决方案里的  Set set = new CopyOnWriteArraySet();
         * */
        Set set = new CopyOnWriteArraySet();
        for (int i = 1; i <= 600; i++) {
            new Thread(() -> {
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(set);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}
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HashSet的底层 是 hashmap

public HashSet(){
    map = new HashMap<>();
}

//add set 的本质就是map key 是无法重复的
public boolean add(E e){
    return map.put(e,PRESENT)==null;
}

private static final Object PRESENT = new Object //不变的值
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Map类不安全

HashMap原理简单回顾

解决方案：

• Map map = new ConcurrentHashMap<>();

public class mapTest {
    //java.util.ConcurrentModificationException
    public static void main(String[] args) {
        //    map是这样用的吗 不是 工作中很少使用 Hashmap
        //    默认等价于什么 new HashMap<>(16,0.75);
        /*解决方案
         *
         * */
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 1; i <= 500; i++) {
            new Thread(() -> {
                map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(map);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}
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ConcurrentHashMap原理

		ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment是一种可重入锁ReentrantLock，在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构， 一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素， 每个Segment守护着一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。
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ConcurrentHashMap的内部结构

从上面的结构我们可以了解到，ConcurrentHashMap定位一个元素的过程需要进行两次Hash操作，第一次Hash定位到Segment，第二次Hash定位到元素所在的链表的头部，因此，这一种结构的带来的副作用是Hash的过程要比普通的HashMap要长，但是带来的好处是写操作的时候可以只对元素所在的Segment进行加锁即可，不会影响到其他的Segment，这样，在最理想的情况下，ConcurrentHashMap可以最高同时支持Segment数量大小的写操作（刚好这些写操作都非常平均地分布在所有的Segment上），所以，通过这一种结构，ConcurrentHashMap的并发能力可以大大的提高。