【JavaEE】线程安全的集合类 -- 多线程篇(9)

多线程环境使用 ArrayList

1. 自己使用同步机制 (synchronized 或者 ReentrantLock)
2. Collections.synchronizedList(new ArrayList);
   • synchronizedList 是标准库提供的一个基于 synchronized 进行线程同步的 List.
   • synchronizedList 的关键操作上都带有 synchronized
3. 使用 CopyOnWriteArrayList
   • CopyOnWrite容器即写时复制的容器。
     • 当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，
     • 添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。
   • 这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。
   • 所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器
   • 优点:
     • 在读多写少的场景下, 性能很高, 不需要加锁竞争.
   • 缺点:
     • 占用内存较多.
     • 新写的数据不能被第一时间读取到.

多线程环境使用队列

1. ArrayBlockingQueue
   • 基于数组实现的阻塞队列
2. LinkedBlockingQueue
   • 基于链表实现的阻塞队列
3. PriorityBlockingQueue
   • 基于堆实现的带优先级的阻塞队列
4. TransferQueue
   • 最多只包含一个元素的阻塞队列

多线程环境使用哈希表

HashMap 本身不是线程安全的.
在多线程环境下使用哈希表可以使用:

• Hashtable
• ConcurrentHashMap

Hashtable

只是简单的把关键方法加上了 synchronized 关键字.

• 这相当于直接针对 Hashtable 对象本身加锁.
  • 如果多线程访问同一个 Hashtable 就会直接造成锁冲突.
  • size 属性也是通过 synchronized 来控制同步, 也是比较慢的.
  • 一旦触发扩容, 就由该线程完成整个扩容过程. 这个过程会涉及到大量的元素拷贝, 效率会非常低.

ConcurrentHashMap

相比于 Hashtable 做出了一系列的改进和优化. 以 Java1.8 为例

• 读操作没有加锁(但是使用了 volatile 保证从内存读取结果), 只对写操作进行加锁. 加锁的方式仍然是是用 synchronized, 但是不是锁整个对象, 而是 “锁桶” (用每个链表的头结点作为锁对象), 大大降低了锁冲突的概率.
• 充分利用 CAS 特性. 比如 size 属性通过 CAS 来更新. 避免出现重量级锁的情况.
• 优化了扩容方式: 化整为零
  • 发现需要扩容的线程, 只需要创建一个新的数组, 同时只搬几个元素过去.
  • 扩容期间, 新老数组同时存在.
  • 后续每个来操作 ConcurrentHashMap 的线程, 都会参与搬家的过程. 每个操作负责搬运一小部分元素.
  • 搬完最后一个元素再把老数组删掉.
  • 这个期间, 插入只往新数组加.
  • 这个期间, 查找需要同时查新数组和老数组