多线程进阶——线程安全的集合类

目录

一、多线程环境使用ArrayList

（一）自行加锁

（二）Collections.synchronizedList(new ArrayList)；

（三）使用 CopyOnWriteArrayList

二、多线程环境使用哈希表

（一）Hashtable

（二）ConcurrentHashMap

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原来的集合类，大部分都不是线程安全的。

Vector, Stack, HashTable, 是线程安全的(不建议用),其他集合类不是线程安全的。

一、多线程环境使用ArrayList

（一）自行加锁

具体代码具体分析，要把那些代码打包到一起，成为一个“原子”操作。

（二）Collections.synchronizedList(new ArrayList)；

synchronizedList 是标准库提供的一个基于 synchronized 进行线程同步的 List. synchronizedList

的关键操作上都带有 synchronized，从而实现原子类。

这是不推荐的，加锁有代价。

（三）使用 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWrite容器即写时复制的容器，使用 CopyOnWriteArrayList就不用去加锁，运用到了“写时拷贝”的思想方法。

它的工作原理是：

• 当我们往一个容器中添加元素时，不直接往这个容器里面添加，而是先将当前容器进行copy，复制出一个新的容器，然后往新的容器里面添加元素。
• 添加完元素之后，再讲原容器的引用指向新的容器。

 

在多线程读取的时候，一旦某个线程进行写操作，比如修改 1 -> 100  
复制过程中，如果其他线程在读，就直接读取旧版本的数据  
虽然复制过程不是原子的（消耗一定的时间）  
由于提供了旧版本的数据，不影响其他线程读取  
新版本数组复制完毕之后，直接进行引用的修改。  
引用的赋值是“原子” 的，确保读取过程中，要么读到的是旧版数据，要么读到的是新版数据，不会读到“修改一半”的数据。 

二、多线程环境使用哈希表

HashMap本身不是线程安全的。

在多线程环境在使用哈希表可以使用：

• Hashtable
• ConcurrentHashMap

（一）Hashtable

Hashtable类中的各种public方法都加上了synchronized，这也相当于直接针对Hashtable对象本身加锁。

• 如果多线程访问同一个 Hashtable 就会直接造成锁冲突.
• size 属性也是通过 synchronized 来控制同步，也是比较慢的.
• 一旦触发扩容，就由该线程完成整个扩容过程。这个过程会涉及到大量的元素拷贝，效率会非常低.

一个Hashtable只有一把锁，两个线程访问Hashtable中的任意数据都会出现锁竞争。

（二）ConcurrentHashMap

ConcurrHashMap根据Hashtable做出了一系列的改进和优化。

• 读操作没有加锁，使用了volatile确保从内存中读取数据，只针对写操作进行加锁，但不是锁整个对象，而是“锁桶”：用每个链表的头结点作为锁对象，大大降低了锁冲突的概率。
• 充分利用 CAS 特性。比如 size 属性通过 CAS 来更新。避免出现重量级锁的情况.
• 优化了扩容方式：化整为零：

化整为零：

发现需要扩容的线程，只需要创建一个新的数组，同时只搬几个元素过去.
扩容期间，新老数组同时存在.
后续每个来操作 ConcurrentHashMap 的线程，都会参与搬家的过程。每个操作负责搬运一小部分元素.
搬完最后一个元素再把老数组删掉.
这个期间，插入只往新数组加.
这个期间。查找需要同时查新数组和老数组

 

ConcurrentHashMap每个哈希桶都有一把锁，只有两个线程同时访问同一个哈希桶上的数据才会出现锁竞争。