一. 同步类容器
1.1 同步类容器都是线程安全的,但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作
。
复合操作如:
- 迭代(反复访问元素,遍历容器中所有的元素),
- 跳转(根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素),以及条件运算。
这些复合操作在多线并发地修改容器时,可能会表现出意外的行为,最经典的便是ConcurrentModificationException,原因是当容器迭代的过程中,被并发的修改了内容,这是由于早期迭代器设计的时候并没有考虑并发修改的问题。
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运行出现,如下错误:
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1.2 同步类容器:如古老的Vector,HashTable。这些容器的同步功能其实都是由jdk的Collections.synchronized*** 比如:Collections.synchronizedMap
等工厂方法去创建实现的。比如,如下:
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本身hashMap不是线程安全的,但是Collections.synchronizedMap(new HashMap
())工厂方法包裹之后,就变成线程安全的。
其底层的机制无非就是传统的synchronized关键字对每个公用的方法都进行同步,使得每次只能有一个线程访问容器的状态。这很明显不满足我们今天互联网时代高并发的需求,在保证线程安全的同时,也必须要有足够好的性能。
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Ps:在实际开发中,尽量使用并发类容器替代同步类容器。
并发类容器
并发类容器概述
jdk5.0之后提供了多种并发类容器来替代同步类容器从而改善性能。同步类容器的状态都是串行化的,他们虽然实现了线程安全,但是严重降低了并发性,在多线程环境时,严重降低了应用程序的吞吐量。
并发类容器是专门针对并发设计的,使用ConcurrentHashMap来替代给予散列的传统hashTable,而且在ConcurrentHashMap中,添加了一些常见复合操作的支持。以及使用了CopyOnWriteArrayList代替Voctor,并发的CopOnwriteArraySet,以及并发的Queue,ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue,前者是高性能的队列,后者是以阻塞形式的队列,具体实现Queue还有很多,例如ArrayBlockQueue,PriorityBlockingQueue,SynchronousQueue等。
ConcurrentMap
ConcurrentMap接口下有两个重要的实现: ConcurrentHashMap,ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)
ConcurrentHashMap内部使用分段锁(segment)来标识这些不同的部门,在每个段其实就是一个小的hashTable,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上,它们就是可以并发进行。把一个整体划分成了16个段(segment)。也就是最高支持16个线程的并发修改操作,这也是在多线程场景时减小锁的粒度从而减低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明,目的是第一时间获取修改的内容,性能非常好。
ConcurrentHashMap最高支持分16个段。
Copy-On-Write容器
未完待续。。。。。