1、同步类容器
同步类容器都是线程安全的,但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。
复合操作如:迭代(反复访问元素,遍历完容器中所有的元素)、跳转(根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素)、以及条件运算。
这些复合操作在多线程并发的修改容器时,可能会表现出意外的行为,最经典的便是ConcurrentModificationException,原因是当容器迭代的过程中,被并发的修改了内容,这是由于早期迭代器设计的时候没有考虑并发修改的问题。
同步类容器:如古老的Vector、HashTable。这些容器的同步功能,其实都是由JDK的Collections.synchronized***等工厂方法去创建实现的。其底层的机制无非就是传统的synchronized关键字对每个公用的方法都进行同步,使得每次只有一个线程访问容器的状态。这很明显不满足我们今天互联网时代高并发的需求,在保证线程安全的同时,也必须要有足够好的性能。
2、并发类容器
jdk5.0以后提供了多种并发类容器来替代同步类容器,从而改善性能。同步类容器的状态都是串行化的。他们虽然实现了线程安全,但是严重降低了并发性,在多线程环境时,严重降低了应用程序的吞吐量。
并发类容器是专门针对并发设计的,使用ConcurrentHashMap来代替传统的HashTable,而且在ConcurrentHashMap中,还添加了一些常用复合操作的支持。使用了CopyOnWriteArrayList代替Vector。
并发的Queue:ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue。前者是提高性能的队列,后者是阻塞形式的队列。具体实现的Queue还有很多,例如ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等。
3、ConcurrentMap
ConcurrentMap接口下有两个重要的实现:
ConcurrentHashMap
ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)
ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的HashTable,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上,它们就可以并发进行。把一个整体分成了16个段,也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是在多线程场景时减小锁的粒度从而降低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明,目的是第一时间获取修改的内容,性能非常好。
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