java中并發容器J.U.C怎么用

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并發容器是JDK提供的一個包名：java.util.concurrent

ArrayList -> CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是線程安全的，寫操作時復制，當有新元素添加到CopyOnWriteArrayList時先從原有的list中拷貝出來，然后在新的list上寫操作，寫完之后將原來的list指向新的list，整個操作都是在鎖的保護下進行的，這樣做為了防止多線程下多個add操作時產生多個副本，導致最終的數據不是我們期望的。

CopyOnWriteArrayList有幾個缺點：

1. 由于寫操作時需要拷貝數組，因此比較消耗內存。當元素內容比較多時會導致Full GC

2. 不能用于實時讀的場景，拷貝數組需要時間，所以調用一個set操作后，讀取到的數據還可能是舊的，雖然能做到最終一致性，但是無法滿足實時性要求。因此CopyOnWriteArrayList更適合讀多寫少的場景。如果不清楚add或者set多少次操作，這個CopyOnWriteArrayList最好慎用。

HashSet、TreeSet->CopyOnWriteArraySet、ConcurrentSkipListSet

CopyOnWriteArraySet同樣也是線程安全的，底層實現是CopyOnWriteArrayList，因此CopyOnWriteArraySet適合大小比較小的set集合只讀操作大于寫操作，因為需要復制基礎數組，所以對于可變的操作（add set）的開銷大。使用迭代器的迭代速度很快，而且不會有線程安全問題。

ConcurrentSkipListSet與TreeSet用一樣，是支持自然排序的，可以在構造時自定義比較器。在多線程情況下ConcurrentSkipListSet里面的contains()、add()、remove()是線程安全的，多個線程可以并發的執行插入移除和訪問操作，但是對于批量操作例如addAll()，removeAll()，retainAll()、containsAll()并不能保證以原子方式執行，這些操作可以被其他線程打斷，需要額外增加鎖才行，因為他們實現方式是分別調用contains()、add()、remove()的。因為并發容器只能保證每一次的contains()、add()、remove()操作時原子性的，而不能保證每一次批量操作都不會被其他線程打斷。也就是多個add，多個remove操作時有其他線程進來。

HashMap、TreeMap -> ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap

ConcurrentHashMap不允許null，在實際的應用中除了少數的插入操作和刪除操作外，絕大部分我們使用map都是使用讀取操作，而且讀操作大多數都是成功的，基于這個前提，ConcurrentHashMap針對讀操作做了大量的優化，因此這個類具有很高的并發性，高并發場景下有很好的表現。

ConcurrentSkipListMap是TreeMap的線程安全版本。內部是使用skipList跳表的結構實現的。ConcurrentHashMap的存取速度是ConcurrentSkipListMap的4倍左右，但是ConcurrentSkipListMap的key是有序的而ConcurrentHashMap是做不到的，ConcurrentSkipListMap支持更高的并發，ConcurrentSkipListMap的存取時間是與線程數無關的，在數據量一定的情況下并發線程數越多ConcurrentSkipListMap越能體現出優勢。

在較低并發情況下，可以使用Collections.synchronizedSortedMap()來實現，也可以提供較好的效率。在高并發的情況下可以使用ConcurrentSkipListMap提供更高的并發度。要對鍵值對進行排序時可以使用ConcurrentSkipListMap。

@Slf4j
@ThreadSafe
public class ConcurrentHashMapExample {
    // 請求總數
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時并發執行的線程數
    public static int threadTotal = 200;

    private static Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //定義信號量
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        //定義計數器
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for(int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count  = i;
            executorService.execute(() ->{
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {

                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();

            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}",map.size()) ;
    }

    public static void update(int i) {
        map.put(i,i);
    }

}

輸出結果正確。

 concurrentSkipListMap：

private static Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentSkipListMap<>();

J.U.C

安全共享對象策略 - 總結

• 線程限制：一個被線程限制的對象，由線程獨占，并且只能被占有它的線程修改。

• 共享只讀：一個共享只讀的對象，在沒有額外同步的情況下，可以被多個線程并發訪問，但是任何線程都不能修改它。

• 線程安全對象：一個線程安全的對象或者容器，在內部通過同步機制來保證線程安全，所以其他線程無需額外的同步就可以通過公共接口隨意訪問它。

• 被守護對象：被守護對象只能通過獲取特定的鎖來訪問。

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