java并发编程学习12--并发数据结构简介

dreamGong 发布于2019-08-15 13:26 / 1605人阅读

摘要：并发数据结构存在的理由串行数据结构在并发环境下是不安全的，而直接使用锁又会带来性能的影响，所以专门设计了针对并发环境下的数据结构，其中使用了无锁运算来保证性能。在高并发的情况下过多的锁操作会拖累系统的性能。是由数组结构和数组结构组成。

【并发数据结构存在的理由

串行数据结构在并发环境下是不安全的，而直接使用锁又会带来性能的影响，所以jdk专门设计了针对并发环境下的数据结构，其中使用了无锁运算来保证性能。

【并发List

1.可以直接使用Collections.synchronizedList()将一个非线程安全的list变成支持同步的list.但是这样做有一个问题，就是所有的操作都会被加上锁，我们知道如果只有读操作是不需要上锁的。

2..CopyOnWriteArrayList：使用了无锁计算，即当对象进行写操作时，复制该对象；若进行读，则直接返回结果，操作过程中不进行同步。这很好的利用了对象的不变性，在没有对对像进行写操作之前，由于对象未发生改变，因此不需要加锁。而在试图改变对象的时候，总是先获得一个对象的副本，然后对副本进行操作，最后将副本写回。这种实现方式的核心思想时减少竞争，从而提高在高并发时的读取性能。但是在一定程度上牺牲了写的性能。

3.Vector:使用了同步关键字，所有的get操作都需要先获得锁才能进行。在高并发的情况下过多的锁操作会拖累系统的性能。

结论：在读多写少的环境下，使用CopyOnWriteArrayList可以提高性能，但是在写多读少的环境下，应该使用vector.

【并发set

与list相似，并发set也有一个CopyOnWriteArraySet,它实现了set接口，并且是线程安全的，它的内部完全依赖CopyOnWriteArrayList，因此它的特征和CopyOnWriteArrayList一致，适用于读多写少的环境，如果是写多读少的环境可以使用Collections.synchronizedSet()得到一个线程安全的set。

【并发map

同理获得一个线程安全的map也可以使用Collections.synchronizedMap(),但是在高并发的环境下这个map的性能不是最佳的。Jdk专门提供了一个cocurrentHashMap来支持高并发。而cocurrentHashMap之所以如此强大，是因为：

1. 其内部实现了锁分离。
2. get()操作也是无锁的。

【cocurrentHashMap：

ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment是一种可重入锁ReentrantLock，在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素，每个Segment守护者一个HashEntry数组里的元素,当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。
而HashTable则是使用了内部锁，所有的操作全部都需要获得内部锁才能得以执行。

但是呢，使用所分离这样的技术也有一个缺点：当需要统计全局变量时（比如count）,我们需要获得所有分段锁才能够执行。

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