JAVA 并发编程之五：同步容器: ConcurrentHashMap/Set +CopyOnWriteArrayList + ArrayBlockingQueue

前言

1. 支持CAS的数据结构使用场景：
避免使用同时锁？？：如： AtomicXXX、ConcurrentMap、CopyOnWriteList、ConcurrentLinkedQueue；

2. 阻塞队列：
a. 在BlockingQueue中，要使用put和take，而非offer和poll。
b. 如果要使用offer和poll，也是要使用带等待时间参数的offer和poll。
c. 使用drainTo批量获得其中的内容，能够减少锁的次数。
d. 使用BlockingQueue的时候，尽量不要使用从Queue继承下来的 方法，否则就失去了Blocking的特性了。

 

同步容器

解决并发情况下的容器线程安全问题的。给多线程环境准备一个线程安全的容器对象。线程安全的容器对象： Vector, Hashtable。线程安全容器对象，都是使用 synchronized 方法实现的。 
concurrent 包中的同步容器，大多数是使用系统底层技术实现的线程安全。类似 native。 Java8 中使用 CAS。

 

Map/Set 

ConcurrentHashMap/ConcurrentHashSet

底层哈希实现的同步 Map(Set)。效率高，线程安全。使用系统底层技术实现线程安全。量级较 synchronized 低。key 和 value 不能为 null。

ConcurrentSkipListMap/ConcurrentSkipListSet

底层跳表（SkipList）实现的同步 Map(Set)。有序，效率比 ConcurrentHashMap 稍低。

 

List

CopyOnWriteArrayList

写时复制集合。写入效率低，读取效率高。每次写入数据，都会创建一个新的底层数组。

 

Queue

ConcurrentLinkedQueue

基础链表同步队列。

LinkedBlockingQueue 
阻塞队列，队列容量不足自动阻塞，队列容量为 0 自动阻塞。

ArrayBlockingQueue 
底层数组实现的有界队列。自动阻塞。根据调用 API（add/put/offer）不同，有不同特性。 
当容量不足的时候，有阻塞能力。 
add 方法在容量不足的时候，抛出异常。 
put 方法在容量不足的时候，阻塞等待。 
offer 方法， 
单参数 offer 方法，不阻塞。容量不足的时候，返回 false。当前新增数据操作放弃。三参数 offer 方法（offer(value,times,timeunit)），容量不足的时候，阻塞 times 时长（单 
位为 timeunit），如果在阻塞时长内，有容量空闲，新增数据返回 true。如果阻塞时长范围 
内，无容量空闲，放弃新增数据，返回 false。

DelayQueue 
延时队列。根据比较机制，实现自定义处理顺序的队列。常用于定时任务。如：定时关机。

LinkedTransferQueue 
转移队列，使用 transfer 方法，实现数据的即时处理。没有消费者，就阻塞。

SynchronusQueue 
同步队列，是一个容量为 0 的队列。是一个特殊的 TransferQueue。必须现有消费线程等待，才能使用的队列。 
add 方法，无阻塞。若没有消费线程阻塞等待数据，则抛出异常。 
put 方法，有阻塞。若没有消费线程阻塞等待数据，则阻塞。

 

阻塞队列BlockingQueue的实现

BlockingQueue即阻塞队列，从阻塞这个词可以看出，在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种:

1. 当队列满了的时候进行入队列操作
2. 当队列空了的时候进行出队列操作
   因此，当一个线程对已经满了的阻塞队列进行入队操作时会阻塞，除非有另外一个线程进行了出队操作，当一个线程对一个空的阻塞队列进行出队操作时也会阻塞，除非有另外一个线程进行了入队操作。
   从上可知，阻塞队列是线程安全的。
   下面是BlockingQueue接口的一些方法:

操作	抛异常	特定值	阻塞	超时
插入	add(o)	offer(o)	put(o)	offer(o, timeout, timeunit)
移除	remove(o)	poll(o)	take(o)	poll(timeout, timeunit)
检查	element(o)	peek(o)

这四类方法分别对应的是：
1 . ThrowsException：如果操作不能马上进行，则抛出异常
2 . SpecialValue：如果操作不能马上进行，将会返回一个特殊的值，一般是true或者false
3 . Blocks:如果操作不能马上进行，操作会被阻塞
4 . TimesOut:如果操作不能马上进行，操作会被阻塞指定的时间，如果指定时间没执行，则返回一个特殊值，一般是true或者false
下面来看由阻塞队列实现的生产者消费者模型,这里我们使用take()和put()方法，这里生产者和生产者，消费者和消费者之间不存在同步，所以会出现连续生成和连续消费的现象

 

资料整理来自：https://juejin.im/entry/596343686fb9a06bbd6f888c