线程安全的集合类

柔情只为你懂 2024-04-25 08:44 13阅读 0赞

Java中提供了许多集合类，其中有的是线程安全的，有的是线程不安全的。线程安全的集合类有：

1. **Vector**：Vector类实现了一个**动态数组**，与ArrayList相似，但Vector是同步访问的

2. **Stack**：Stack是Vector的一个子类，实现了一个**“后进先出”**的栈

3. **Hashtable：**Hashtable是一个散列表，与HashMap类似

Hashtable在**关键方法上加上了synchronized**，相当于对this加锁（整张表都加上锁），则Hashtable只有一把锁，**即使是修改或读取不同链表上的元素，也会触发锁冲突**

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通过上图我们可以发现：**读取数据时不涉及到线程安全问题，修改两个不同链表上的元素时，也不会涉及线程安全问题，而当修改的是同一链表上的元素时，则可能会涉及到线程安全问题。**

因此，针对读取操作，无需加锁，不同链表的操作，也无需加锁，而当针对同一链表操作时，需要加锁，此时，我们可以考虑使用**ConcurrentHashMap**

4. **ConcurrentHashMap：**ConcurrentHashMap能够做到读数据不加锁，且在进行写操作时锁的**粒度更小，**可以允许多个修改操作并发进行，Java 1.7及其之前，ConcurrentHashMap是通过“**分段锁**”来实现的，即给若干链表分配一把锁，然而这种方法需要引入额外的空间开销，且实现更复杂

因此，从Java 8 开始，就变成了每个链表一把锁了

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此时，若不是操作同一个链表的锁，就不会发生锁冲突

> **然而此种方法是否需要更多的空间？**

不会产生更多的空间代价。Java中**任意一个对象都可以直接作为锁对象**。哈希表中本就需要有数组，数组的元素都是已经存在的（每个链表的头节点），此时，只需**使用链表的头节点（数组元素）作为锁对象即可**

且ConcurrentHashMap针对扩容也进行了优化。

Hashtable一旦触发扩容，就由该线程完成整个扩容操作，此时可能会涉及到大量的元素拷贝，因此效率会较低，耗时较长

而ConcurrentHashMap则是采用**“化整为零”**的方法，即当发现需要扩容时，创建一个新的数组，同时搬运几个元素过去，后续每次线程操作ConcurrentHashMap时，都会搬运元素，每次操作搬运一部分元素。在此扩容期间，新旧数组同时存在。当搬运完最后一个元素时，再把旧数组删掉。在此期间内，插入数据只会向新数组中插入，而查找需要同时查询新数组和旧数组

5. **synchronizedList：**synchronizedList是标准库中提供的一个基于sychronized进行线程同步的list。synchronizedList的**关键操作上都带有synchronized**

6. **CopyOnWriteArrayList：**CopyOnWrite即**写时拷贝**，当读取顺序表时，此时无线程安全问题，而当有线程要修改其中的值时，就会将list复制一份，修改新表中的内容，并修改引用的指向（操作是原子的，无需加锁）

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然而因此此种操作需要进行复制，因此修改操作不能太频繁且表也不应太大

除此之外，也可以根据需求，使用synchronized或ReentrantLock自己实现线程安全的ArrayList

7. **BlockingQueue（阻塞队列）**：

ArrayBlockingQueue：基于数组实现的阻塞队列

LinkedBlockingQueue：基于链表实现的阻塞队列

PriorityBlockingQueue：基于堆实现的带有优先级的阻塞队列

...

虽然以上这些类都是线程安全的，但也不一定能够满足我们多线程操作的需求，因此我们需要根据实际情况选择使用或自己加以实现

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