并发List
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Vetor或者CopyOnWriteArrayList是两个线程安全的List实现。ArrayList不是线程安全的。因此要避免在多线程环境中使用ArrayList。如果必须要使用,需要像如下封装:
CopyOnWriteArrayList的内部实现与Vector不同。它是当对象进行写操作时,复制该对象;若进行的是读操作,则直接返回结果,操作过程中不进行同步。CopyOnWriteArrayList很好地利用了对象的不变性,在没有对对象进行写操作前,由于对象未发生改变,因此不必加锁。而在试图改变对象时,总是先获取对象的一个副本,然后对副本进行修改,再将副本写回。这种实现方式的核心是减少锁竞争,从而提高在并发时的读取性能,却牺牲了写的性能。
下图是CopyOnWriteArrayList的get()方法,
我们可以看到,没有任何加锁操作。而对于Vector的get()方法,使用了同步关键字,如下图:
其实同理论上就可以看到,对于读操作,肯定是CopyOnWriteArrayList的效率更高,但是写的操作不尽人意,下面是CopyOnWriteArrayList的add()方法:
这个add()方法中,需要加锁,复制数组,修改副本,再写回副本,每一样都是耗时的操作。
而对于Vector的add()方法,则是方法同步加入,效率更高,如下图:
所以需要根据的读写场景选择对应的List。
另外说明一下,之前在java性能优化里有提到过,对于数组的复制,使用System.arraycopy效率更高一些。但是有看到小伙伴留言说,会涉及到态的转变,for循环会更快一些。其实对于这个问题,我是这么看的,对于小数组的复制,System.arraycopy性能的确可能会比for循环复制来的低,但是对于大数组的复制,System.arraycopy肯定是更优的。Arrays.copyOf()的源码看到底,也是System.arraycopy的实现,如下图:
我们也欢迎小伙伴们一起讨论各种问题。
并发Set
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Set也有一个CopyOnWriteArraySet,实现了Set接口,并且线程安全。它的内部完全依赖于CopyOnWriteArrayList,因此特性相似,适用于读多写少的高并发场合。如果是需要Set,也是要使用Collections的方法:
并发Map
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同理,Collections也有一个SynchronizedMap()方法,是不是觉得它超级友好!
由于Map是一个使用相当频繁的数据结构,JDK提供了一个高并发的Map实现,就是我们面试经常问到的ConcurrentHashMap。下面是get()方法:
对于源码的解释,我们会单独放到hashMap里面去讲,这里我们只需要看到,他的get()方法里面是无锁的。
而put()方法锁的粒度又小于同步的HashMap。
并发Queue
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JDK提供两套实现,一个是以ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列,一个是以BlockingDeque接口为代表的阻塞队列。
ConcurrentLinkedQueue是一个适用于并发场景下的队列,通过无锁的方式,实现了高并发下的高性能,如下图的add()方法:
通常情况下,ConcurrentLinkedQueue的性能是优于BlockingDeque。
如果是高并发场景,我们也推荐用ConcurrentLinkedQueue。
BlockingDeque的主要功能不是用于提升高并发时的性能队列,而是简化多线程之间的数据共享。典型的应用场景是生产者-消费者模式中,生产者总是将产品放入队列,消费者总是从中取出,实现数据共享。BlockingDeque提供一种读写阻塞等待机制,读过快或者写过快,都会被阻塞,这个就是体现在offer()方法和put()方法,下图是offer()方法的关键部分:
offer()将对象加入到BlockingDeque队列里,如果有足够空间,则返回true,否则返回false;
而对于put()方法,如下图:
put()将对象加入到队列,如果没有空间,则是会被阻塞到空闲才会继续。
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