Java并发编程之五：并发容器

痛定思痛。 2023-05-29 15:26 27阅读 0赞

## 一、ConCurrentHashMap ##

可参考[HashMap和ConcurrentHashMap详解][HashMap_ConcurrentHashMap]

## 二、更多的并发容器 ##

### 1）.SkipList ###

***含义：***跳表 SkipList，以空间换时间，在原链表的基础上形成多层索引，但是某个节点在插入时，是否成为索引，随机决定，所以跳表又称为概率数据结构。

***应用：***ConcurrentSkipListMap  和 ConcurrentSkipListSet

### 2).**ConcurrentLinkedQueue** ###

无界非阻塞队列，底层是个链表，遵循先进先出原则。

add,offer将元素插入到尾部，peek（拿头部的数据，但是不移除）和poll（拿头部的数据，但是移除）

### 3).写时复制容器 ###

CopyOnWriteArrayList CopyOnWriteArraySet

写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以写时复制容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。如果读的时候有多个线程正在向容器添加数据，读还是会读到旧的数据，因为写的时候不会锁住旧的，只能保证最终一致性。

适用读多写少的并发场景，常见应用：白名单/黑名单， 商品类目的访问和更新场景。

存在内存占用问题。

### 4).阻塞队列 ###

**什么是阻塞队列**

1)当队列满的时候，插入元素的线程被阻塞，直达队列不满。

2)队列为空的时候，获取元素的线程被阻塞，直到队列不空。

**常用方法**

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 方法 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 抛出异常 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 返回值 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> 一直阻塞 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> 超时退出 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 插入方法 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> add </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> offer </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> put </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> Offer(time) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 移除方法 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> remove </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> poll </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> take </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> Poll(time) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> 检查方法 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> element </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.2pt;"> peek </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> N/A </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:85.25pt;"> N/A </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  **抛出异常**：当队列满时，如果再往队列里插入元素，会抛出IllegalStateException（"Queuefull"）异常。当队列空时，从队列里获取元素会抛出NoSuchElementException异常。
2.  **返回特殊值**：当往队列插入元素时，会返回元素是否插入成功，成功返回true。如果是移除方法，则是从队列里取出一个元素，如果没有则返回null。
3.  **一直阻塞**：当阻塞队列满时，如果生产者线程往队列里put元素，队列会一直阻塞生产者线程，直到队列可用或者响应中断退出。当队列空时，如果消费者线程从队列里take元素，队列会阻塞住消费者线程，直到队列不为空。
4.  **超时退出**：当阻塞队列满时，如果生产者线程往队列里插入元素，队列会阻塞生产者线程一段时间，如果超过了指定的时间，生产者线程就会退出。

**常用阻塞队列**

.ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。按照先进先出原则，要求设定初始大小
    
    .LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。按照先进先出原则，可以不设定初始大小，                
                          Integer.Max_Value
    
    .ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue不同：
                    锁上面：ArrayBlockingQueue只有一个锁，LinkedBlockingQueue用了两个锁，
                    实现上：ArrayBlockingQueue直接插入元素，LinkedBlockingQueue需要转换。
    
    .PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。默认情况下，按照自然顺序，要么实现    
                    compareTo()方法，指定构造参数Comparator
    
    .DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。支持延时获取的元素的阻塞队列，元素必须要实         
                    现Delayed接口。适用场景：实现自己的缓存系统，订单到期，限时支付等等。
    
    .SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作都要等待一个take操作
    
    .LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。transfer()，必须要消费者消费了以后方 
                    法才会返回，tryTransfer()无论消费者是否接收，方法都立即返回。
    
    ·LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。可以从队列的头和尾都可以插入和移除元 
                    素，实现工作密取，方法名带了First对头部操作，带了last从尾部操作，另外： 
                    add=addLast; remove=removeFirst; take=takeFirst
    
    .阻塞队列的实现原理
    比如，ArrayBlockingQueue就是基于Lock和Condition实现的。

视频可参考[Java高并发、JVM性能调优、Java架构师视频专题][Java_JVM_Java]

[HashMap_ConcurrentHashMap]: https://blog.csdn.net/weixin_44460333/article/details/86770169
[Java_JVM_Java]: https://space.bilibili.com/472015014/channel/index