java并发编程——同步容器

旧城等待， 2022-05-15 12:54 289阅读 0赞

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为了方便编写出线程安全的程序，Java里面提供了一些线程安全类和并发工具，比如：同步容器、并发容器、阻塞队列、Synchronizer（比如CountDownLatch）。今天我们就来讨论下同步容器。

以下是本文的目录大纲：

一.为什么会出现同步容器？

二.Java中的同步容器类

三.同步容器的缺陷

## 一.为什么会出现同步容器？ ##

在Java的集合容器框架中，主要有四大类别：List、Set、Queue、Map。

![70][]

List、Set、Queue接口分别继承了Collection接口，Map本身是一个接口。

注意Collection和Map是一个顶层接口，而List、Set、Queue则继承了Collection接口，分别代表数组、集合和队列这三大类容器。

像ArrayList、LinkedList都是实现了List接口，HashSet实现了Set接口，而Deque（双向队列，允许在队首、队尾进行入队和出队操作）继承了Queue接口，PriorityQueue实现了Queue接口。另外LinkedList（实际上是双向链表）实现了了Deque接口。

像ArrayList、LinkedList、HashMap这些容器都是非线程安全的。

如果有多个线程并发地访问这些容器时，就会出现问题。

因此，在编写程序时，必须要求程序员手动地在任何访问到这些容器的地方进行同步处理，这样导致在使用这些容器的时候非常地不方便。

所以，Java提供了同步容器供用户使用。

## 二.Java中的同步容器类 ##

在Java中，同步容器主要包括2类：

1）Vector、Stack、HashTable

2）Collections类中提供的静态工厂方法创建的类

Vector实现了List接口，Vector实际上就是一个数组，和ArrayList类似，但是Vector中的方法都是synchronized方法，即进行了同步措施。

Stack也是一个同步容器，它的方法也用synchronized进行了同步，它实际上是继承于Vector类。

HashTable实现了Map接口，它和HashMap很相似，但是HashTable进行了同步处理，而HashMap没有。

Collections类是一个工具提供类，注意，它和Collection不同，Collection是一个顶层的接口。在Collections类中提供了大量的方法，比如对集合或者容器进行排序、查找等操作。最重要的是，在它里面提供了几个静态工厂方法来创建同步容器类，如下图所示：

![70 1][]

## 三.同步容器的缺陷 ##

1）性能

进行同样多的插入操作，Vector的耗时比ArrayList的要多。

因为Vector中的add方法和get方法都进行了同步，所以，在有多个线程进行访问时，如果多个线程都只是进行读取操作，那么每个时刻就只能有一个线程进行读取，其他线程便只能等待，这些线程必须竞争同一把锁。

因此为了解决同步容器的性能问题，在Java 1.5中提供了并发容器，位于java.util.concurrent目录下，并发容器的相关知识将在下一篇文章中讲

2）安全性

有人认为Vector中的方法都进行了同步处理，那么一定就是线程安全的，事实上这可不一定。看下面这段代码：

public class Test {
        static Vector<Integer> vector = new Vector<Integer>();
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            while(true) {
                for(int i=0;i<10;i++)
                    vector.add(i);
                Thread thread1 = new Thread(){
                    public void run() {
                        for(int i=0;i<vector.size();i++)
                            vector.remove(i);
                    };
                };
                Thread thread2 = new Thread(){
                    public void run() {
                        for(int i=0;i<vector.size();i++)
                            vector.get(i);
                    };
                };
                thread1.start();
                thread2.start();
                while(Thread.activeCount()>10)   {
    
                }
            }
        }
    }

![70 2][]

正如大家所看到的，这段代码报错了：数组下标越界。

也许有朋友会问：Vector是线程安全的，为什么还会报这个错？很简单，对于Vector，虽然能保证每一个时刻只能有一个线程访问它，但是不排除这种可能：

当某个线程在某个时刻执行这句时：

for(int i=0;i<vector.size();i++)
        vector.get(i);

假若此时vector的size方法返回的是10，i的值为9

然后另外一个线程执行了这句：

for(int i=0;i<vector.size();i++)
        vector.remove(i);

将下标为9的元素删除了。那么通过get方法访问下标为9的元素肯定就会出问题了。

因此为了保证线程安全，必须在方法调用端做额外的同步措施（上面这个例子并不严谨，只是为了让大家明白vector的安全性，大家注意！）

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