Java多线程：线程安全和非线程安全的集合对象

1、概念：

• 线程安全：就是当多线程访问时，采用了加锁的机制；即当一个线程访问该类的某个数据时，会对这个数据进行保护，其余线程不能对其访问，直到该线程读取完以后，其余线程才可使用。防止出现数据不一致或者数据被污染的状况。
• 线程不安全：就是不提供数据访问时的数据保护，多个线程可以同时操做某个数据，从而出现数据不一致或者数据污染的状况。
• 对于线程不安全的问题，通常会使用synchronized关键字加锁同步控制。
• 线程安全 工做原理： jvm中有一个main memory对象，每个线程也有本身的working memory，一个线程对于一个变量variable进行操做的时候， 都须要在本身的working memory里建立一个copy,操做完以后再写入main memory。
  当多个线程操做同一个变量variable，就可能出现不可预知的结果。
  而用synchronized的关键是创建一个监控monitor，这个monitor能够是要修改的变量，也能够是其余本身认为合适的对象(方法)，而后经过给这个monitor加锁来实现线程安全，每一个线程在得到这个锁以后，要执行完加载load到working memory 到 use && 指派assign 到 存储store 再到 main memory的过程。才会释放它获得的锁。这样就实现了所谓的线程安全。

2、线程安全(Thread-safe)的集合对象：

• Vector 线程安全：
• HashTable 线程安全：
• StringBuffer 线程安全：

3、非线程安全的集合对象：

• ArrayList ：
• LinkedList：
• HashMap：
• HashSet：
• TreeMap：
• TreeSet：
• StringBulider：

4、相关集合对象比较：

• Vector、ArrayList、LinkedList：
  一、Vector：
  Vector与ArrayList同样，也是经过数组实现的，不一样的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程可以写Vector，避免多线程同时写而引发的不一致性，但实现同步须要很高的花费，所以，访问它比访问ArrayList慢。
  二、ArrayList：
  a. 当操做是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或者中间，并须要随机地访问其中的元素时，使用ArrayList性能比较好。
  b. ArrayList是最经常使用的List实现类，内部是经过数组实现的，它容许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每一个元素之间不能有间隔，当数组大小不知足时须要增长存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，须要对数组进行复制、移动、代价比较高。所以，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
  三、LinkedList：
  a. 当对一列数据的前面或者中间执行添加或者删除操做时，而且按照顺序访问其中的元素时，要使用LinkedList。
  b. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操做表头和表尾元素，能够看成堆栈、队列和双向队列使用。

Vector和ArrayList在使用上很是类似，均可以用来表示一组数量可变的对象应用的集合，而且能够随机的访问其中的元素。

ArryList和LinkedList的区别：
在处理一列数据项时，Java提供了两个类ArrayList和LinkedList，ArrayList的内部实现是基于内部数组Object[]，因此从概念上说它更像数组；然而LinkedList的内部实现是基于一组链接的记录，因此，它更像一个链表结构；因此它们在性能上有很大的差异。
由上可知，在ArrayList的前面或者中间插入数据的时候，必须将其后的全部数据相应的后移，这样要花费较多的时间；因此，当操做是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或者中间，并须要随机地访问其中的元素时，使用ArrayList性能比较好。
然而访问链表中的某个元素的时候，就必须从链表的一端开始，沿着链接的方向一个一个元素的去查找，直到找到所需的元素为止，因此，当对一列数据的前面或者中间执行添加或者删除操做时，而且按照顺序访问其中的元素时，要使用LinkedList。
若是在实际的操做中，前面两种状况交替出现，能够考虑使用List这样的通用接口，而不用关心具体的实现，再具体的状况下，它的性能由具体的实现来保证。

• HashTable、HashMap、HashSet：
  HashTable和HashMap采用的存储机制是同样的，不一样的是：
  一、HashMap：
  a. 采用数组方式存储key-value构成的Entry对象，无容量限制；
  b. 基于key hash查找Entry对象存放到数组的位置，对于hash冲突采用链表的方式去解决；
  c. 在插入元素时，可能会扩大数组的容量，在扩大容量时需要从新计算hash，并复制对象到新的数组中；
  d. 是非线程安全的；
  e. 遍历使用的是Iterator迭代器；

  二、HashTable：
  a. 是线程安全的；
  b. 不管是key仍是value都不容许有null值的存在；在HashTable中调用Put方法时，若是key为null，直接抛出NullPointerException异常；
  c. 遍历使用的是Enumeration列举；

  三、HashSet：
  a. 基于HashMap实现，无容量限制；
  b. 是非线程安全的；
  c. 不保证数据的有序；

• TreeSet、TreeMap：
  TreeSet和TreeMap都是彻底基于Map来实现的，而且都不支持get(index)来获取指定位置的元素，须要遍从来获取。另外，TreeSet还提供了一些排序方面的支持，例如传入Comparator实现、descendingSet以及descendingIterator等。
  一、TreeSet：
  a. 基于TreeMap实现的，支持排序；
  b. 是非线程安全的；

  二、TreeMap：
  a. 典型的基于红黑树的Map实现，所以它要求必定要有key比较的方法，要么传入Comparator比较器实现，要么key对象实现Comparator接口；
  b. 是非线程安全的；

• StringBuffer和StringBulider：
  StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串。

一、在执行速度方面的比较：StringBuilder > StringBuffer ； 二、StringBuffer与StringBuilder，他们是字符串变量，是可改变的对象，每当咱们用它们对字符串作操做时，其实是在一个对象上操做的，不像String同样建立一些对象进行操做，因此速度就快了； 三、 StringBuilder：线程非安全的； 四、StringBuffer：线程安全的； 　 对于String、StringBuffer和StringBulider三者使用的总结： 1.若是要操做少许的数据用 = String 2.单线程操做字符串缓冲区 下操做大量数据 = StringBuilder 3.多线程操做字符串缓冲区 下操做大量数据 = StringBuffer