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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(nullfalse,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:

第一个元素(头部) 第一个元素(头部) 最后一个元素(尾部) 最后一个元素(尾部)
抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值
插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()

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:

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

java高并发系列目录

  1. 第1天:必须知道的几个概念
  2. 第2天:并发级别
  3. 第3天:有关并行的两个重要定律
  4. 第4天:JMM相关的一些概念
  5. 第5天:深入理解进程和线程
  6. 第6天:线程的基本操作
  7. 第7天:volatile与Java内存模型
  8. 第8天:线程组
  9. 第9天:用户线程和守护线程
  10. 第10天:线程安全和synchronized关键字
  11. 第11天:线程中断的几种方式
  12. 第12天JUC:ReentrantLock重入锁
  13. 第13天:JUC中的Condition对象
  14. 第14天:JUC中的LockSupport工具类,必备技能
  15. 第15天:JUC中的Semaphore(信号量)
  16. 第16天:JUC中等待多线程完成的工具类CountDownLatch,必备技能
  17. 第17天:JUC中的循环栅栏CyclicBarrier的6种使用场景
  18. 第18天:JAVA线程池,这一篇就够了
  19. 第19天:JUC中的Executor框架详解1
  20. 第20天:JUC中的Executor框架详解2
  21. 第21天:java中的CAS,你需要知道的东西
  22. 第22天:JUC底层工具类Unsafe,高手必须要了解
  23. 第23天:JUC中原子类,一篇就够了
  24. 第24天:ThreadLocal、InheritableThreadLocal(通俗易懂)
  25. 第25天:掌握JUC中的阻塞队列
正文到此结束
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