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java高并发系列 - 第26篇:学会使用JUC中常见的集合,常看看!

这是java高并发系列第26篇文章。

环境:jdk1.8。

本文内容

  1. 了解JUC常见集合,学会使用

  2. ConcurrentHashMap

  3. ConcurrentSkipListMap

  4. ConcurrentSkipListSet

  5. CopyOnWriteArraySet

  6. 介绍Queue接口

  7. ConcurrentLinkedQueue

  8. CopyOnWriteArrayList

  9. 介绍Deque接口

  10. ConcurrentLinkedDeque

JUC集合框架图

图可以看到,JUC的集合框架也是从Map、List、Set、Queue、Collection等超级接口中继承而来的。所以,大概可以知道JUC下的集合包含了一一些基本操作,并且变得线程安全。

Map

ConcurrentHashMap

功能和HashMap基本一致,内部使用红黑树实现的。

特性:

  1. 迭代结果和存入顺序不一致

  2. key和value都不能为空

  3. 线程安全的

ConcurrentSkipListMap

内部使用跳表实现的,放入的元素会进行排序,排序算法支持2种方式来指定:

  1. 通过构造方法传入一个Comparator

  2. 放入的元素实现Comparable接口

上面2种方式必选一个,如果2种都有,走规则1。

特性:

  1. 迭代结果和存入顺序不一致

  2. 放入的元素会排序

  3. key和value都不能为空

  4. 线程安全的

List

CopyOnWriteArrayList

实现List的接口的,一般我们使用ArrayList、LinkedList、Vector,其中只有Vector是线程安全的,可以使用Collections静态类的synchronizedList方法对ArrayList、LinkedList包装为线程安全的List,不过这些方式在保证线程安全的情况下性能都不高。

CopyOnWriteArrayList是线程安全的List,内部使用数组存储数据,集合中多线程并行操作一般存在4种情况:读读、读写、写写、写读,这个只有在写写操作过程中会导致其他线程阻塞,其他3种情况均不会阻塞,所以读取的效率非常高。

可以看一下这个类的名称:CopyOnWrite,意思是在写入操作的时候,进行一次自我复制,换句话说,当这个List需要修改时,并不修改原有内容(这对于保证当前在读线程的数据一致性非常重要),而是在原有存放数据的数组上产生一个副本,在副本上修改数据,修改完毕之后,用副本替换原来的数组,这样也保证了写操作不会影响读。

特性:

  1. 迭代结果和存入顺序一致

  2. 元素不重复

  3. 元素可以为空

  4. 线程安全的

  5. 读读、读写、写读3种情况不会阻塞;写写会阻塞

  6. 无界的

Set

ConcurrentSkipListSet

有序的Set,内部基于ConcurrentSkipListMap实现的,放入的元素会进行排序,排序算法支持2种方式来指定:

  1. 通过构造方法传入一个Comparator

  2. 放入的元素实现Comparable接口

上面2种方式需要实现一个,如果2种都有,走规则1

特性:

  1. 迭代结果和存入顺序不一致

  2. 放入的元素会排序

  3. 元素不重复

  4. 元素不能为空

  5. 线程安全的

  6. 无界的

CopyOnWriteArraySet

内部使用CopyOnWriteArrayList实现的,将所有的操作都会转发给CopyOnWriteArrayList。

特性:

  1. 迭代结果和存入顺序不一致

  2. 元素不重复

  3. 元素可以为空

  4. 线程安全的

  5. 读读、读写、写读 不会阻塞;写写会阻塞

  6. 无界的

Queue

Queue接口中的方法,我们再回顾一下:

操作类型抛出异常返回特殊值
插入add(e)offer(e)
移除remove()poll()
检查element()peek()

3种操作,每种操作有2个方法,不同点是队列为空或者满载时,调用方法是抛出异常还是返回特殊值,大家按照表格中的多看几遍,加深记忆。

ConcurrentLinkedQueue

高效并发队列,内部使用链表实现的。

特性:

  1. 线程安全的

  2. 迭代结果和存入顺序一致

  3. 元素可以重复

  4. 元素不能为空

  5. 线程安全的

  6. 无界队列

Deque

先介绍一下Deque接口,双向队列(Deque)是Queue的一个子接口,双向队列是指该队列两端的元素既能入队(offer)也能出队(poll),如果将Deque限制为只能从一端入队和出队,则可实现栈的数据结构。对于栈而言,有入栈(push)和出栈(pop),遵循先进后出原则。

一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue(双端队列)”的缩写,通常读为“deck”。大多数 Deque 实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制,但此接口既支持有容量限制的双端队列,也支持没有固定大小限制的双端队列。

此接口定义在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式:一种形式在操作失败时抛出异常,另一种形式返回一个特殊值(null 或 false,具体取决于操作)。插入操作的后一种形式是专为使用有容量限制的 Deque 实现设计的;在大多数实现中,插入操作不能失败。

下表总结了上述 12 种方法:

此接口扩展了 Queue接口。在将双端队列用作队列时,将得到 FIFO(先进先出)行为。将元素添加到双端队列的末尾,从双端队列的开头移除元素。从 Queue 接口继承的方法完全等效于 Deque 方法,如下表所示:

Queue 方法等效 Deque 方法
add(e)addLast(e)
offer(e)offerLast(e)
remove()removeFirst()
poll()pollFirst()
element()getFirst()
peek()peekFirst()

ConcurrentLinkedDeque

实现了Deque接口,内部使用链表实现的高效的并发双端队列。

特性:

  1. 线程安全的

  2. 迭代结果和存入顺序一致

  3. 元素可以重复

  4. 元素不能为空

  5. 线程安全的

  6. 无界队列

BlockingQueue

关于阻塞队列,上一篇有详细介绍,可以看看:掌握JUC中的阻塞队列

		        

		      

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