摘要：一同步容器常用的一些容器例如都不是线程安全的，最简单的将这些容器变为线程安全的方式，是给这些容器所有的方法都加上关键字。为了降低哈希冲突的成本，在链表长度超过时，将链表转换为红黑树。
一、同步容器
常用的一些容器例如 ArrayList、HashMap、都不是线程安全的，最简单的将这些容器变为线程安全的方式，是给这些容器所有的方法都加上 synchronized 关键字。
Java 的 Collections 中实现了这些同步容器：
简单的使用如下：
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
同步容器虽然简单，但是相应的效率较低，因为锁的粒度较大。
循环遍历同步容器
如果在遍历同步容器的时候，组合了多个方法，这会可能会存在竞态条件，仍然不是线程安全的。解决的办法便是对容器加锁。例如下面这样：
public static void main(String[] args) {
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
//省略添加数据的操作
String[] str = new String[list.size()];
int k = 0;
synchronized (list){
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
str[k ++] = iterator.next();
}
}
}
二、并发容器
Java 中还提供了一系列并发容器，相比于同步容器，其性能更好。并发容器共分为了四类：List、Map、Set、Queue。
1. List
List 中一个最主要的实现类是 CopyOnWriteArrayList ，CopyOnWrite，即写时复制，这样的好处是读操作是无锁的。
其实现原理是内部维护了一个数组，内部变量 array 指向了这个数组。需要写时，并不是在原数组上操作，而是将数组复制一份，在拷贝的数组中进行写。完成后，将 array 指向新的数组。这样一来，读写之间不互斥，效率得到了很大的提升。
需要注意的是 CopyOnWriteArrayList 适用于读多写少的场景，并且需要接受读写的暂时不一致，因为在写的时候，并行的读操作可能并不能马上看到写的结果。
2. Map
Map 的两个主要实现类是 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap，两者主要的区别是：前者是无序的，后者是有序的。
2.1 ConcurrentHashMap
在 Java 1.7 中，ConcurrentHashMap 的实现使用的是分段锁技术，其内部主要的数据结构是 Segment 和 HashEntry，ConcurrentHashMap 包含了一个 Segment 数组，每个 Segment 又包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个存储数据的链表结构。
其中 Segment 继承了 ReentrantLock，每个 Segment 都有对应的锁，需要修改数据的时候，需要获取这把锁。修改不同的 Segment 数据，则完全可以并行，效率得到了提升。示意图如下：
Java 1.8 又对 ConcurrentHashMap 做了较大的改进，放弃了分段锁的技术。结构和 Java 1.8 中的 HashMap 类似，采用的是数组+链表/红黑树来实现。为了降低哈希冲突的成本，在链表长度超过 8 时，将链表转换为红黑树。使用 CAS 和 synchronized 解决并发问题，锁住链表或者红黑树的头节点，只要没有哈希冲突，则不会出现并发问题。示意图如下：
2.2 ConcurrentSkipListMap
ConcurrentSkipListMap 保证有序的主要原因是，底层使用的是跳表这种数据结构，关于跳表的介绍，你可以查看数据结构中的内容。
3. Set
Set 的两个实现是 CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentSkipListSet。
和前面说到的 CopyOnWriteArrayList 、ConcurrentSkipListMap 实现的原理类似。
4. Queue
队列可以从两方面进行分类：
单端和双端：单端队列指的是只能在队首出队，队尾出队，而双端队列指的是队首和队尾均可入队和出队。
阻塞和非阻塞：阻塞队列指的是，当队列满的时候，入队列阻塞；当队列空的时候，出队列阻塞。
Java 中，单端队列使用 queue 标识，双端队列使用 deque 标识。
4.1 单端阻塞队列
常用的实现类有：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityQueue。
4.2 单端非阻塞队列
其实现类是 ConcurrentLinkedQueue
4.3 双端阻塞队列
其实现类是 LinkedBlockingDeque
4.4 双端非阻塞队列
其实现类是 ConcurrentLinkedDeque
使用其实都非常地简单，就是入队出队之类的操作，这里不再赘述了。
文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。
转载请注明本文地址：https://www.ucloud.cn/yun/74635.html
