深刻浅出14个Java并发容器

时间 2019-11-18

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前言

不考虑多线程并发的状况下，容器类通常使用ArrayList、HashMap等线程不安全的类，效率更高。在并发场景下，常会用到ConcurrentHashMap、ArrayBlockingQueue等线程安全的容器类，虽然牺牲了一些效率，但却获得了安全。java

上面提到的线程安全容器都在java.util.concurrent包下，这个包下并发容器很多，今天所有翻出来鼓捣一下。面试

仅作简单介绍，后续再分别深刻探索。数组

1.ConcurrentHashMap 并发版HashMap

最多见的并发容器之一，能够用做并发场景下的缓存。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，所以常常会将这两个版本的实现方式作一些比较（好比面试中）。

一个比较大的差别就是，JAVA 7中采用分段锁来减小锁的竞争，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块儿），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

并发版ArrayList，底层结构也是数组，和ArrayList不一样之处在于：当新增和删除元素时会建立一个新的数组，在新的数组中增长或者排除指定对象，最后用新增数组替换原来的数组。

适用场景：因为读操做不加锁，写（增、删、改）操做加锁，所以适用于读多写少的场景。

局限：因为读的时候不会加锁（读的效率高，就和普通ArrayList同样），读取的当前副本，所以可能读取到脏数据。若是介意，建议不用。

看看源码感觉下：

3.CopyOnWriteArraySet 并发Set

基于CopyOnWriteArrayList实现（内含一个CopyOnWriteArrayList成员变量），也就是说底层是一个数组，意味着每次add都要遍历整个集合才能知道是否存在，不存在时须要插入（加锁）。

适用场景：在CopyOnWriteArrayList适用场景下加一个，集合别太大（所有遍历伤不起）。

4.ConcurrentLinkedQueue 并发队列(基于链表)

基于链表实现的并发队列，使用乐观锁(CAS)保证线程安全。由于数据结构是链表，因此理论上是没有队列大小限制的，也就是说添加数据必定能成功。

5.ConcurrentLinkedDeque 并发队列(基于双向链表)

基于双向链表实现的并发队列，能够分别对头尾进行操做，所以除了先进先出(FIFO)，也能够先进后出（FILO），固然先进后出的话应该叫它栈了。

6.ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并发Map

SkipList即跳表，跳表是一种空间换时间的数据结构，经过冗余数据，将链表一层一层索引，达到相似二分查找的效果

7.ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并发Set

相似HashSet和HashMap的关系，ConcurrentSkipListSet里面就是一个ConcurrentSkipListMap，就不细说了。

8.ArrayBlockingQueue 阻塞队列(基于数组)

基于数组实现的可阻塞队列，构造时必须制定数组大小，往里面放东西时若是数组满了便会阻塞直到有位置（也支持直接返回和超时等待），经过一个锁ReentrantLock保证线程安全。

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？

答案就在notEmpty、notFull里，这两个出自lock的小东西让锁有了相似synchronized + wait + notify的功能。传送门 → 终于搞懂了sleep/wait/notify/notifyAll

9.LinkedBlockingQueue 阻塞队列(基于链表)
基于链表实现的阻塞队列，想比与不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一个容量限制，若是不设置默认为int最大值。

10.LinkedBlockingDeque 阻塞队列(基于双向链表)

相似LinkedBlockingQueue，但提供了双向链表特有的操做。

11.PriorityBlockingQueue 线程安全的优先队列

构造时能够传入一个比较器，能够看作放进去的元素会被排序，而后读取的时候按顺序消费。某些低优先级的元素可能长期没法被消费，由于不断有更高优先级的元素进来。

12.SynchronousQueue 数据同步交换的队列

一个虚假的队列，由于它实际上没有真正用于存储元素的空间，每一个插入操做都必须有对应的取出操做，没取出时没法继续放入。

能够看到，写入的线程没有任何sleep，能够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。输出的结果倒是读写操做成对出现。

JAVA中一个使用场景就是Executors.newCachedThreadPool()，建立一个缓存线程池。

13.LinkedTransferQueue 基于链表的数据交换队列

实现了接口TransferQueue，经过transfer方法放入元素时，若是发现有线程在阻塞在取元素，会直接把这个元素给等待线程。若是没有人等着消费，那么会把这个元素放到队列尾部，而且此方法阻塞直到有人读取这个元素。和SynchronousQueue有点像，但比它更强大。

14.DelayQueue 延时队列

可使放入队列的元素在指定的延时后才被消费者取出，元素须要实现Delayed接口。

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能够用了。想要知其因此然，后续还得再深刻探索一番。

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