并發(fā)容器

與同步容器一樣，并發(fā)容器在總體上也可以分為四大類，分別為：List、Set、Map和Queue?？傮w上如下圖所示。

接下來，我們分別介紹下這些并發(fā)容器在使用時的注意事項和避免踩到的坑。

List

并發(fā)容器中的List相對來說比較簡單，就一個CopyOnWriteArrayList。大家可以從字面的意思中就能夠體會到：CopyOnWrite，在寫的時候進行復(fù)制操作，也就是說在進行寫操作時，會將共享變量復(fù)制一份。那這樣做有什么好處呢？最大的好處就是：讀操作可以做到完全無鎖化。

在CopyOnWriteArrayList內(nèi)部維護了一個數(shù)組，成員變量array指向這個數(shù)組，其核心源代碼如下所示。

private transient volatile Object[] array;
final Object[] getArray() {
	return array;
}
final void setArray(Object[] a) {
	array = a;
}

當進行操作時，都是基于array指向的這個內(nèi)部數(shù)組進行的。例如，我們使用Iterator迭代器遍歷這個數(shù)組時，會按照下圖所示的方式進行讀操作。

如果在遍歷CopyOnWriteArrayList時發(fā)生寫操作，例如，向數(shù)組中增加一個元素時，CopyOnWriteArrayList則會將內(nèi)部的數(shù)組復(fù)制一份出來，然后會在新復(fù)制出來的數(shù)組上添加新的元素，添加完再將array指向新的數(shù)組，如下圖所示。

對于CopyOnWriteArrayList的其他寫操作和添加元素的操作原理相同，這里就不再贅述了。

使用CopyOnWriteArrayList時需要注意的是：

CopyOnWriteArrayList只適合寫操作比較少的場景，并且能夠容忍讀寫操作在短時間內(nèi)的不一致。CopyOnWriteArrayList的迭代器是只讀的，不支持寫操作。

Set

對于Set接口來說，并發(fā)容器中主要有兩個實現(xiàn)類，一個是CopyOnWriteArraySet，另一個是ConcurrentSkipListSet。其中，

CopyOnWriteArraySet的使用場景、原理與注意事項和CopyOnWriteArrayList一致。而ConcurrentSkipListSet的使用場景、原理和注意事項和下文的ConcurrentSkipListMap一致。這里，我就不再贅述啦。

Map

在并發(fā)容器中，Map接口的實現(xiàn)類主要有ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap，而ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap最大的區(qū)別就是：ConcurrentHashMap的Key是無序的，而ConcurrentSkipListMap的Key是有序的。

在使用ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap時，需要注意的是：ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap的Key和Value都不能為空。

這里，我們可以將Map相關(guān)的類總結(jié)成一個表格，如下所示。

這樣，大家記憶起來就方便多了。

這里，ConcurrentSkipListMap是基于“跳表”實現(xiàn)的，跳表的插入、刪除、查詢的平均時間復(fù)雜度為O(log n)，這些時間復(fù)雜度在理論上與線程數(shù)沒有關(guān)系。如果要追求性能的話，可以嘗試使用ConcurrentSkipListMap。

Queue

在Java的并發(fā)容器中，Queue相對來說比較復(fù)雜。我們先來了解幾個概念：

• 阻塞隊列：阻塞一般就是指當隊列已滿時，入隊操作會阻塞；當隊列為空時，出隊操作就會阻塞。
• 非阻塞隊列：隊列的入隊和出隊操作不會阻塞。
• 單端隊列：隊列的入隊操作只能在隊尾進行，隊列的出隊操作只能在隊首進行。
• 雙端隊列：隊列的入隊操作和出隊操作都可以在隊首和隊尾進行。

我們可以將上述的隊列進行組合，將隊列分為單端阻塞隊列、雙端阻塞隊列、單端非阻塞隊列和雙端非阻塞隊列。

在Java的并發(fā)容器中，會使用明顯的標識來區(qū)分不同類型的隊列。

• 阻塞隊列一個明顯的標識就是使用Blocking修飾，例如，ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是阻塞隊列。
• 單端隊列會使用Queue標識，例如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue也是單端隊列。
• 雙端隊列會使用Deque標識，例如LinkedBlockingDeque和ConcurrentLinkedDeque都是雙端隊列。

接下來，我們就分別簡單聊聊這四種類型的隊列。

單端阻塞隊列

在Java的并發(fā)容器中，單端阻塞隊列的主要實現(xiàn)是BlockingQueue，主要包括：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、PriorityBlockingQueue和DelayQueue。

單端阻塞隊列的內(nèi)部一般會有一個隊列。

在實現(xiàn)上，內(nèi)部的隊列可以是數(shù)組，例如ArrayBlockingQueue，也可以是鏈表，例如LinkedBlockingQueue。

也可以在內(nèi)部不存在隊列，例如SynchronousQueue，SynchronousQueue實現(xiàn)了生產(chǎn)者的入隊操作必須等待消費者的出隊操作完成之后才能進行。

LinkedTransferQueue集成了LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue的優(yōu)點，并且性能比LinkedBlockingQueue好。

PriorityBlockingQueue實現(xiàn)了按照優(yōu)先級進行出隊操作，也就是說，隊列元素在PriorityBlockingQueue內(nèi)部可以按照某種規(guī)則進行排序。

DelayQueue是延時隊列，實現(xiàn)了在一段時間后再出隊的操作。

雙端阻塞隊列

雙端阻塞隊列的實現(xiàn)主要是LinkedBlockingDeque。示意圖如下所示。

單端非阻塞隊列

單端非阻塞隊列的實現(xiàn)主要是ConcurrentLinkedQueue，示意圖如下所示。

雙端非阻塞隊列

雙端非阻塞隊列的實現(xiàn)主要是ConcurrentLinkedDeque，示意圖如下所示。

有界與無界隊列

使用隊列時，還要注意隊列的有界與無界問題，也就是在使用隊列時，需要注意隊列是否有容量限制。

在實際工作中，一般推薦使用有界隊列。因為無界隊列很容易導(dǎo)致內(nèi)存溢出的問題。在Java的并發(fā)容器中，只有ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue支持有界，其他的隊列都是無界隊列。

在使用時，一定要注意內(nèi)存溢出問題。

總結(jié)

今天我們主要介紹了JDK1.5之后提供的并發(fā)容器，主要包括：List、Set、Map和Queue，而Queue又可以分為：單端阻塞隊列、雙端阻塞隊列、單端非阻塞隊列和雙端非阻塞隊列。對于每種并發(fā)容器，我們簡單介紹了其基本原理和注意事項。

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

最新評論