前言

不考慮多線程并發(fā)的情況下，容器類一般使用ArrayList、HashMap等線程不安全的類，效率更高。在并發(fā)場景下，常會用到ConcurrentHashMap、ArrayBlockingQueue等線程安全的容器類，雖然犧牲了一些效率，但卻得到了安全。

上面提到的線程安全容器都在java.util.concurrent包下，這個包下并發(fā)容器不少，今天全部翻出來鼓搗一下。

僅做簡單介紹，后續(xù)再分別深入探索。

并發(fā)容器介紹

• ConcurrentHashMap：并發(fā)版HashMap
• CopyOnWriteArrayList：并發(fā)版ArrayList
• CopyOnWriteArraySet：并發(fā)Set
• ConcurrentLinkedQueue：并發(fā)隊(duì)列(基于鏈表)
• ConcurrentLinkedDeque：并發(fā)隊(duì)列(基于雙向鏈表)
• ConcurrentSkipListMap：基于跳表的并發(fā)Map
• ConcurrentSkipListSet：基于跳表的并發(fā)Set
• ArrayBlockingQueue：阻塞隊(duì)列(基于數(shù)組)
• LinkedBlockingQueue：阻塞隊(duì)列(基于鏈表)
• LinkedBlockingDeque：阻塞隊(duì)列(基于雙向鏈表)
• PriorityBlockingQueue：線程安全的優(yōu)先隊(duì)列
• SynchronousQueue：讀寫成對的隊(duì)列
• LinkedTransferQueue：基于鏈表的數(shù)據(jù)交換隊(duì)列
• DelayQueue：延時隊(duì)列

1.ConcurrentHashMap 并發(fā)版HashMap

最常見的并發(fā)容器之一，可以用作并發(fā)場景下的緩存。底層依然是哈希表，但在JAVA 8中有了不小的改變，而JAVA 7和JAVA 8都是用的比較多的版本，因此經(jīng)常會將這兩個版本的實(shí)現(xiàn)方式做一些比較(比如面試中)。

一個比較大的差異就是，JAVA 7中采用分段鎖來減少鎖的競爭，JAVA 8中放棄了分段鎖，采用CAS(一種樂觀鎖)，同時為了防止哈希沖突嚴(yán)重時退化成鏈表(沖突時會在該位置生成一個鏈表，哈希值相同的對象就鏈在一起)，會在鏈表長度達(dá)到閾值(8)后轉(zhuǎn)換成紅黑樹(比起鏈表，樹的查詢效率更穩(wěn)定)。

2.CopyOnWriteArrayList 并發(fā)版ArrayList

并發(fā)版ArrayList，底層結(jié)構(gòu)也是數(shù)組，和ArrayList不同之處在于：當(dāng)新增和刪除元素時會創(chuàng)建一個新的數(shù)組，在新的數(shù)組中增加或者排除指定對象，最后用新增數(shù)組替換原來的數(shù)組。

適用場景：由于讀操作不加鎖，寫(增、刪、改)操作加鎖，因此適用于讀多寫少的場景。

局限：由于讀的時候不會加鎖(讀的效率高，就和普通ArrayList一樣)，讀取的當(dāng)前副本，因此可能讀取到臟數(shù)據(jù)。如果介意，建議不用。

看看源碼感受下：

3.CopyOnWriteArraySet 并發(fā)Set

基于CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)(內(nèi)含一個CopyOnWriteArrayList成員變量)，也就是說底層是一個數(shù)組，意味著每次add都要遍歷整個集合才能知道是否存在，不存在時需要插入(加鎖)。

適用場景：在CopyOnWriteArrayList適用場景下加一個，集合別太大(全部遍歷傷不起)。

4.ConcurrentLinkedQueue 并發(fā)隊(duì)列(基于鏈表)

基于鏈表實(shí)現(xiàn)的并發(fā)隊(duì)列，使用樂觀鎖(CAS)保證線程安全。因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈表，所以理論上是沒有隊(duì)列大小限制的，也就是說添加數(shù)據(jù)一定能成功。

5.ConcurrentLinkedDeque 并發(fā)隊(duì)列(基于雙向鏈表)

基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的并發(fā)隊(duì)列，可以分別對頭尾進(jìn)行操作，因此除了先進(jìn)先出(FIFO)，也可以先進(jìn)后出(FILO)，當(dāng)然先進(jìn)后出的話應(yīng)該叫它棧了。

6.ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并發(fā)Map

SkipList即跳表，跳表是一種空間換時間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過冗余數(shù)據(jù)，將鏈表一層一層索引，達(dá)到類似二分查找的效果

7.ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并發(fā)Set

類似HashSet和HashMap的關(guān)系，ConcurrentSkipListSet里面就是一個ConcurrentSkipListMap，就不細(xì)說了。

8.ArrayBlockingQueue 阻塞隊(duì)列(基于數(shù)組)

基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的可阻塞隊(duì)列，構(gòu)造時必須制定數(shù)組大小，往里面放東西時如果數(shù)組滿了便會阻塞直到有位置(也支持直接返回和超時等待)，通過一個鎖ReentrantLock保證線程安全。

乍一看會有點(diǎn)疑惑，讀和寫都是同一個鎖，那要是空的時候正好一個讀線程來了不會一直阻塞嗎?

答案就在notEmpty、notFull里，這兩個出自lock的小東西讓鎖有了類似synchronized + wait + notify的功能。傳送門 → 終于搞懂了

sleep/wait/notify/notifyAll

9.LinkedBlockingQueue 阻塞隊(duì)列(基于鏈表)

基于鏈表實(shí)現(xiàn)的阻塞隊(duì)列，想比與不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一個容量限制，如果不設(shè)置默認(rèn)為int最大值。

10.LinkedBlockingDeque 阻塞隊(duì)列(基于雙向鏈表)

類似LinkedBlockingQueue，但提供了雙向鏈表特有的操作。

11.PriorityBlockingQueue 線程安全的優(yōu)先隊(duì)列

構(gòu)造時可以傳入一個比較器，可以看做放進(jìn)去的元素會被排序，然后讀取的時候按順序消費(fèi)。某些低優(yōu)先級的元素可能長期無法被消費(fèi)，因?yàn)椴粩嘤懈邇?yōu)先級的元素進(jìn)來。

12.SynchronousQueue 數(shù)據(jù)同步交換的隊(duì)列

一個虛假的隊(duì)列，因?yàn)樗鼘?shí)際上沒有真正用于存儲元素的空間，每個插入操作都必須有對應(yīng)的取出操作，沒取出時無法繼續(xù)放入。

可以看到，寫入的線程沒有任何sleep，可以說是全力往隊(duì)列放東西，而讀取的線程又很不積極，讀一個又sleep一會。輸出的結(jié)果卻是讀寫操作成對出現(xiàn)。

JAVA中一個使用場景就是

Executors.newCachedThreadPool()，創(chuàng)建一個緩存線程池。

13.LinkedTransferQueue 基于鏈表的數(shù)據(jù)交換隊(duì)列

實(shí)現(xiàn)了接口TransferQueue，通過transfer方法放入元素時，如果發(fā)現(xiàn)有線程在阻塞在取元素，會直接把這個元素給等待線程。如果沒有人等著消費(fèi)，那么會把這個元素放到隊(duì)列尾部，并且此方法阻塞直到有人讀取這個元素。和SynchronousQueue有點(diǎn)像，但比它更強(qiáng)大。

14.DelayQueue 延時隊(duì)列

可以使放入隊(duì)列的元素在指定的延時后才被消費(fèi)者取出，元素需要實(shí)現(xiàn)Delayed接口。

總結(jié)

上面簡單介紹了JAVA并發(fā)包下的一些容器類，知道有這些東西，遇到合適的場景時就能想起有個現(xiàn)成的東西可以用了。想要知其所以然，后續(xù)還得再深入探索一番。

作者：Java架構(gòu)師追風(fēng)

來源：簡書