一篇文章带你认识 JDK 的并发容器

绝地灬酷狼 2022-12-26 04:44 210阅读 0赞

除了提供诸如同步控制、线程池等基本工具外，为了提高开发人员的效率，JDK还为大家准备了一大批好用的容器类，可以大大减少开发工作量。大家应该都听说过一种说法，所谓程序就是“算法+数据结构”，这些容器类就是为大家准备好的线程数据结构。你可以在里面找到链表、HashMap、队列等。当然，它们都是线程安全的。

### 文章目录 ###

*   *  一、并发集合简介
     *  二、线程安全的HashMap
     *  三、有关 List 的线程安全

## 一、并发集合简介 ##

JDK提供的这些容器大部分在`java.util.concurrent`包中。我先提纲挈领地介绍一下它们，初次露脸，大家只需要知道它们的作用即可。有关具体的实现和注意事项，在后面我会一一道来。

*  ConcurrentHashMap：这是一个高效的并发HashMap。你可以把它理解为一个线程安全的HashMap。
 *  CopyOnWriteArrayList：这是一个List，从名字看就知道它和ArrayList是一族的。在读多写少的场合，这个List的性能非常好，远远优于Vector。
 *  ConcurrentLinkedQueue：高效的并发队列，使用链表实现。可以看作一个线程安全的LinkedList。
 *  BlockingQueue：这是一个接口，JDK内部通过链表、数组等方式实现了这个接口。表示阻塞队列，非常适合作为数据共享的通道。
 *  ConcurrentSkipListMap：跳表的实现。这是一个Map，使用跳表的数据结构进行快速查找。

除以上并发包中的专有数据结构以外，java.util下的Vector是线程安全的（虽然性能和上述专用工具没得比），另外Collections工具类可以帮助我们将任意集合包装成线程安全的集合。

## 二、线程安全的HashMap ##

在之前的章节中，已经给大家展示了在多线程环境中使用HashMap所带来的问题，如果需要一个线程安全的HashMap应该怎么做呢？  
一种可行的方法是使用`Collections.synchronizedMap()`方法包装我们的HashMap。如下代码，产生的HashMap就是线程安全的。

public static Map m=Collections.synchronizedMap(new HashMap());

`Collections.synchronizedMap()`方法会生成一个名为SynchronizedMap的Map。它使用委托，将自己所有Map相关的功能交给传入的HashMap实现，而自己则主要负责保证线程安全。

具体参考下面的实现，首先`SynchronizedMap`内包装了一个Map。

![在这里插入图片描述][20201203112246785.png]  
通过 mutex 实现对这个 m 的互斥操作。比如，对于`Map.get()`方法，它的实现如下：

public V get(Object key){ 
    	synchronized(mutex){ return m.get(key);}
    }

而其他所有相关的Map操作都会使用这个mutex进行同步，从而实现线程安全。

虽然这个包装的Map可以满足线程安全的要求，但是它在多线程环境中的性能表现并不算太好。无论是对Map的读取或者写入，都需要获得mutex的锁，这会导致所有对Map的操作全部进入等待状态，直到mutex锁可用。如果并发级别不高，那么一般也够用。但是，在高并发环境中，我们有必要寻求新的解决方案。

一个更加专业的并发HashMap是`ConcurrentHashMap`，它位于`java.util.concurrent`包内，专门为并发进行了性能优化，因此更适合多线程的场合。

## 三、有关 List 的线程安全 ##