Java之并发编程（三）

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五、Java 常见并发容器总结

1.ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap : 线程安全的 HashMap

1.1 Collections.synchronizedMap()

并发时使用它方法包装HashMap同步这属于全局锁性能低下。

1.2 ConcurrentHashMap

读写操作都能保证很高的性能
1在进行读操作时(几乎)不需要加锁

2写操作时通过锁分段技术只对所操作的段加锁而不影响客户端对其他段的访问。

2.CopyOnWriteArrayList

** 线程安全的 List在读多写少的场合性能非常好远远好于 Vector。**

2.1 写完全不加锁写写加锁

写入也不会堵塞读取操作只有写入和写入之间需要进行同步等待

2.2 如何实现

所有可变操作addset 等等都是通过创建底层数组的新副本来实现的。

1当需要修改时并不修改原来数据而是复制一份副本并对副本修改

2修改完完后副本替换原来的数据

2.3 读取和写入源码简单分析

2.3.1 读取

读取操作没有任何同步控制和锁操作理由就是内部数组 array 不会发生修改只会被另外一个 array 替换因此可以保证数据安全。

   /** The array, accessed only via getArray/setArray. */
    private transient volatile Object[] array;
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private E get(Object[] a, int index) {
        return (E) a[index];
    }
    final Object[] getArray() {
        return array;
    }

2.3.2 写入

写入操作 add()方法在添加集合的时候加了锁保证了同步避免了多线程写的时候会 copy 出多个副本出来。

 /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();//加锁
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//拷贝新数组
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }
    }

3.ConcurrentLinkedQueue

高效的并发队列使用链表实现。可以看做一个线程安全的 LinkedList这是一个非阻塞队列。

1主要使用 CAS 非阻塞算法来实现线程安全

2适合在对性能要求相对较高同时对队列的读写存在多个线程同时进行的场景即如果对队列加锁的成本较高则适合使用无锁的 ConcurrentLinkedQueue 来替代。

4.BlockingQueue

** 这是一个接口JDK 内部通过链表、数组等方式实现了这个接口。表示阻塞队列非常适合用于作为数据共享的通道。**

4.1 应用于“生产者-消费者”提供了可阻塞的插入和移除的方法。

1当队列容器已满生产者线程会被阻塞直到队列未满

2当队列容器为空时消费者线程会被阻塞直至队列非空时为止。

4.2 常见实现类

4.2.1 ArrayBlockingQueue

1有界队列实现类底层采用数组来实现。

2并发控制采用可重入锁 ReentrantLock 读写都需要获取到锁才能进行操作

3队列容量满时放入元素队列操作将会阻塞;队列空时中取元素也同样会阻塞。

4默认非公平性队列

5可改成公平性队列但会降低吞吐量如下

private static ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(10,true);

4.2.2 LinkedBlockingQueue

1底层基于单向链表实现的阻塞队列既可作为有界队列也可作为无界队列

2比ArrayBlockingQueue 具有更高的吞吐量

3创建时指定大小防止容量速增降低内存消耗否则容量为Integer.MAX_VALUE。

构造方法如下

 /**
     *某种意义上的无界队列
     * Creates a {@code LinkedBlockingQueue} with a capacity of
     * {@link Integer#MAX_VALUE}.
     */
    public LinkedBlockingQueue() {
        this(Integer.MAX_VALUE);
    }

    /**
     *有界队列
     * Creates a {@code LinkedBlockingQueue} with the given (fixed) capacity.
     *
     * @param capacity the capacity of this queue
     * @throws IllegalArgumentException if {@code capacity} is not greater
     *         than zero
     */
    public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
        if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.capacity = capacity;
        last = head = new Node<E>(null);
    }