多线程与高并发编程（六）【容器】

一、容器补充知识（主要从多线程的使用角度上讲）

1. 在物理结构上实际上容器只有两种：数组Array，链表Linked

2. 在逻辑结构上的容器非常多。

3. Collection一共三种List、Set、Queue（多线程最重要的）

4. 容器发展过程

  在古老的JDK1.0中，容器有两个Vector、HashTable

 1）从HashTable到CHM

  ①Vector类似List，一个一个加；
   HashTable类似Map，一对一对加；
   不太合理处为方法内都加了sync，都完全加了锁；
   设计上也有缺陷，历史遗留物，基本不用了。
  ②后来加入了HashMap，完全不加锁，所以高并发下会有线程安全问题，与HashTable不同处也不只是锁。
  ③后来加入了Collections工具类，这个方法使得HashMap加了锁（锁的力度上比HashTable上小一点）。

  ④ConcurrentHashMap 简写CHM。在JUC包中
  ⑤高并发的情况下效率一定测试。
   下面的测试结果仅代表测试代码的环境，不代表这就是效率排名，因为sync不是一定比CAS的效率低的。
   测试高并发写效率（HashMap线程安全不能用）：
   synchronizedHashMap > HashTable >> concurrentHashMap
   测试高并发读效率（日常中读的操作比较多，HashMap线程安全不能用）：
   synchronizedHashMap < HashTable << concurrentHashMap

 2）从Vector到Queue

    ArrayList是没有锁的，所以是线程不安全的。
    多线程程序少考虑List。
  ①ConcurrentLinkedQueue() 钦定多线程（原子性操作）
    .add() 加入
    .poll() 取值

    使用CAS实现的原子性，并不是利用sync。

 3）sync与cas

    在特定环境下效率是不一定谁高。
    单线程用hashMap，LinkedList，ArrayList
    高并发下执行时间短用ConcurrentHashMap，ConcurrentQueue
    并发少下执行时间长用过sync
    但不是绝对的，任何时候都应该以实际压测为主。

二、多线程容器

  复习知识：
    Map总的包括两个HashMap、TreeMap
    HashMap是没有排序的，TreeMap内部用的是红黑树【是具有排序的，读效率高】

1. ConcurrentHashMap()

2. ConcurrentSkipListMap()

  [ConcurrentHashMap()是CAS操作的，但是为什么没有ConcurrentTreeMap，因为在树上CAS实现非常麻烦，所以有了这个跳表
  排序的。
  跳表插入、读取原理（之前写的《Redis入门基础》最后也有讲）：

  通过重点元素来缩小范围。

3. CopyOnWriteArrayList() 写时复制，写入东西时复制一份，源码中add写方法加了sync，get读时不用加锁

  原理：写的时候原元素t1复制一份t2，然后再在t2的末尾开辟一个新空间放入要插入的元素，然后写的指向和读的指向改为指向t2，因为Array长度是不变的所以需要复制，因为新老部分除了新增的完全一样所以读不用加锁。
  使用环境：读特别多，写少的环境。读的时候共享锁，写的时候排它锁。
  从此往下为Queue队列：
   Queue常用接口：

   .offer()[@return boolean] 类似add()，但是list.add()取不出来会抛异常【offer还可以添加一些参数来在规定时间之后尝试加入】
   .size() 类似size()
   .poll() 拿出来数据，这个数据在队列中删除
   .peek() 拿出来数据，队列中保留

4. BlockingQueue 阻塞队列

1)ConcurrentLinkedQueue 非阻塞的

2)LinkedBlockingQueue 阻塞的

  链表实现的，没有长度限制，可以一直加到内存满了（或者integer的MAX）。
  在通用的接口上又加了两个方法：
  .put() 往里装，如果满了线程会阻塞住
  .take() 往外拿，如果空了线程会阻塞住
  所以天生就实现了生产者消费者模型。

  面试题：Queue和List区别到底在哪
  答：Queue添加了对线程友好的API，offer peek poll，在BlockingQueue进一步新增了put、take方法，可以阻塞，天生实现了生产者消费者模型。

5. DelayQueue 时间的

  按照等待时间来排序的。

  需要实现Delayed

  重写compareTo(Delayed)，确定如何根据时间比较的
  重写getDelay(TimeUnit) 拿到delay时间
  等待时间越短的越先执行（按急迫程度执行）
  .take() 从队列中拿出来一个

  上图执行顺序t5 t1 t3 t2 t4
  用途：按时间进行任务调度

6. PriorityQueue 优先级的

  插入的元素会自动排序，从小到大，从a-z，内部实现是一个二叉树，堆排序中的最小堆或者说是小顶堆、小根堆

7. SynchronusQueue 阻塞的 容量为0 同步 线程池常用，用处最大

  容量为0，装不了东西，不是为了装东西的，是为了给另一个线程下达任务的。

  用途：两个线程之间互相交换数据，很类似前文说到的Exchanger，不过exchanger需要两个线程都阻塞等待完成交换，而synchronusQueue则不需要，线程池中线程之间的联系都用他。表面看没用。

8. TransferQueue 阻塞的

  新增了.transfer(object) 放入队列
  与put不同为put是有一个线程装完数据就走了，而transfer则是装完阻塞等有人取走才离开干自己的事（可以比喻为装货之后等着拿钱才走）
  用途：提交一个订单进来，然后等着有人处理这个订单，才离开返回给客户一个反馈。（当然这过于底层了，一般都用MQ，如果真是自己写的java底层就可以用这个transferQueue）

面试题：

  前几篇中的一道面试题：
  问：两个线程，一个输出1-26，一个输出A-Z，要求交替输出，结果如1A2B3C…
  答（思路，有很多种，这里提出比较重要的几点）：
    第一种用LockSupport，交替锁定解锁
    第二种用sync、wait、notify，来控制（原题实际上想考的点是这个，重点），思路也是一样的，sync锁定各个线程，一个先wait，然后另一个输出后notify那个等待的，下图截取一部分。