5基础构建模块——并发容器

水深无声 2022-06-17 03:27 196阅读 0赞

**并发容器**

通过并发容器来替代同步容器，提供性能，可以极大地提高伸缩性并降低风险。

java 5.0增加了两种新的容器类型：Queue和BlockingQueue。Queue的实现有：ConcurrentLinkedQueue，这是一个传统的先进先出的队列，PriorityQueue(非并发的)优先队列。Queue上的操作不会阻塞，如果队列为空，获取队列元素的操作将返回空值。

BlockingQueue扩展了Queue，增加了可阻塞的插入和获取操作。如果队列为空获取元素的操作，那么获取队列元素的操作将一直阻塞，直到队列出现一个可用的元素。如果队列已满(对于有界队列来说)，那么插入元素的操作将一直阻塞，直到队列中出现可用的空间。

ConcurrentHashMap与HashMap一样也是基于散列的Map，但是它完全使用了不用的加锁策略来提供更高的并发性和可伸缩性。ConcurrentHashMap并不是在每个方法上都使用同一个锁来同步，而是使用了一种粒度更细的加锁机制来实现更大程度的共享，也就是分段锁。在这种机制中，任意数量的线程可以并发地访问Map，执行读取的线程和写入的线程可以并发的进行，并且一定数量的写入线程可以并发地修改Map。ConcurrentHashMap容器在迭代的时候不会抛出ConcurrentModificationException，因此不需要在迭代的过程加锁。ConcurrentHashMap返回的迭代器具有弱一致性（Weakly Consistent），而并非“即使失败”。弱一致性的迭代器可以容忍并发的修改，当创建迭代器时会遍历所有的元素，并可以（但不保证）在迭代被构建后修改操作反应给容器。尽管这样，任然还是有权衡的因素。对于需要在对整个Map进行计算的方法，例如size和isEmpty，这些方法的语义被略微减弱了以反应容器的并发特性。size在计算结果时可能已经过期了，它实际上是一个估计值，因此size返回的是一个近似值不是精确值。

**额外的原子操作**

ConcurrentHashMap不能被加锁来进行独占的访问，因此我们无法使用客户端加锁来创建新的原子操作。这些复合操作都实现了原子操作，例如“若没有则添加”，“若相对则移除（Remove-If-Equal）”和“若相等则替换（Replace-If-Equal）”等。

**CopyOnWriteArrayList**

CopyOnWriteArrayList用于替换同步List，在某些情况下提供了更好的并发性能。并且迭代期间不需要对容器进行加锁或复制。“写入时复制（Copy-On-Write）”容器的线程安全在于，只要正确的发布一个事实的不可变对象，那么访问该对象就不需要加锁同步。每次修改时，都会创建并重新发布一个新的容器副本，从而实现可变性。“写入时复制”容器迭代操作不会抛出ConcurrentModificationException，并且返回时的元素与迭代器创建时的元素完全一致，而不必考虑之后修改操作带来的影响。“写入时复制”容器修改操作需要一定的开销，所以仅当迭代操作远远多于修改操作的时候，才应该使用它。