多线程---线程安全的集合类

文章目录

多线程环境使用数组
- synchronizedList
- CopyOnWriteArrayList
多线程环境使用队列
多线程环境使用哈希表
- HashTable
- ConcurrentHashMap
- [HashTable VS HashMap VS ConcurrentHashMap](#HashTable VS HashMap VS ConcurrentHashMap)

我们原先学习过的集合类，大部分都是线程不安全的。只有Vector、Stack、HashTable是线程安全的，但是也不推荐使用。通常情况下，我们都会使用下面介绍的这几种数据结构来保证多线程中的线程安全。

多线程环境使用数组

synchronizedList

synchronizedList是通过对list的每个操作都加上synchronized来保证线程安全的。

java 复制代码

        List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

CopyOnWriteArrayList

CopyOnwrite：写时拷贝。它不加锁就能保证线程安全，采用"双缓冲区机制"。但是适用的场景有限：通常用在写的频率比较低的场景，如一写多读。

注：当数据量非常大的时候，拷贝数据的消耗非常大，就不适合使用这样的方式了。

多线程环境使用队列

在多线程环境下我们都是借助阻塞队列来保证线程安全，但是又可以分为以下几种类型：

java 复制代码

        //普通的阻塞队列
		BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingDeque<>();
		//基于数组实现的阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<Integer> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(10);
        //基于链表实现的阻塞队列
        LinkedBlockingDeque<Integer> linkedBlockingDeque = new LinkedBlockingDeque<>();
        //带有优先级的阻塞队列
        PriorityBlockingQueue<Integer> priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>();

        //最多只包含一个元素的阻塞队列
        TransferQueue<Integer> transferQueue = new LinkedTransferQueue<>();

多线程环境使用哈希表

HashTable

不推荐使用。它虽然能够保证线程安全，但是使用的方法是：无脑的给每个方法都加上synchronized。代码的执行效率并不高。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap背后做了非常多的优化使其在多线程环境下非常好用：

优化锁粒度的控制

HashTable直接在方法上加锁，相当于是对this加锁。所有对HashTable的操作都会造成锁竞争，锁冲突的概率很大。
ConcurrentHashMap是分别对每个哈希桶加锁，即加了多把锁，这个就极大程度的减小了锁冲突的概率。

ConcurrentHashMap只对写操作加锁，不对读操作加锁。

它这样做的时候会有以下几种情况：
- 两个线程同时读---没有锁冲突
- 两个线程同时写---有锁冲突
- 一个线程读、一个线程写呢？---也没有锁冲突
  这样会不会线程不安全呢？即读到一个修改了一半的值。其实是不会的，ConcurrentHashMap在设计的时候就保证了读到的数据一定是一个完整的数据（要么是旧版本，要么是新版本）；另外它还会广泛的使用到volatile来保证内存可见性，进而保证线程安全。
充分利用到了CAS特性

ConcurrentHashMap的思路就是能不加锁就不加锁，加锁毕竟是有开销的。它就广泛的应用了CAS的特性，比如维护元素个数。在加锁时也会使用基于CAS实现的轻量级锁。

优化了ConcurrentHashMap的扩容操作

HashTable VS HashMap VS ConcurrentHashMap

HashMap是线程不安全的，HashTable和ConcurrentHashMap是线程安全的。
HashMap的key值可以为null，HashTable和ConcurrentHashMap的key值不能为null
ConcurrentHashMap相对于HashTable的四大优化