Java常用容器总结

在工作中经常会碰到需要各种容器的场景，Java为我们提供了很多的容器，本文将对常用的一些容器做一个总结。

从Java的集合继承关系图中我们可以看到Java的容器一共分为List，Queue，Stack，Set，Map这五种，其中List，Stack，Queue其实在逻辑结构上几乎没有区别，Stack比较特殊，因为在实际开发中几乎不会被用到，不对Stack做相关总结。

一、List

非线程安全的List

LinkedList，ArrayList分别基于链表，数组实现。

线程安全的List

• Vector
  通过给可能出现并发问题的public方法加上synchronized关键字来同步，性能极低，已被弃用。
• Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())
  这是Collections工具类提供一个方法可以将一个ArrayList变成线程安全的List，和Vector的区别主要是扩容方式不容，加锁方式不同，具体可以参考这篇博客Vector和SynchronizedList区别，其实我个人感觉在线程安全方面的性能差别几乎没有，但是既然Vector已经被弃用了就用这个就可以。
• Collections.synchronizedList(new LinkedList<>())
  和synchronizedList一样，通过装饰器模式实现的线程安全链表。
• CopyOnWriteArrayList
  基于COW思想设计的一款线程安全的List，原理是读写分离，读没有影响，写时复制并用ReentrantLock加锁。
  优点是读的效率高，完全不受同步的影响
  缺点是写时复制的会增加GC的次数，并且只保证最终一致性，不保证强一致性。
  所以适用于读多写少的场景。

二、Queue

非线程安全的Queue

ArrayDeque，LinkedList，PriorityQueue分别基于数组，双向链表，堆实现。

线程安全的Queue （队列广泛用于生产者-消费者模式，所以提供的真的多）

阻塞指的的是：当队列满时生产者阻塞，空时消费者阻塞
无界指的是：没有capacity限制，会一直offer，直到OOM

• ArrayBlockingQueue
  基于数组的，阻塞的，有界的，定长的线程安全队列。
• LinkedBlockingQueue
  基于链表的，阻塞的，有界的线程安全队列，最大容量为Integer.MAX_VALUE。
• LinkedBlockingDeque
  基于双向链表的，阻塞的，无界的线程安全队列，最大容量为Integer.MAX_VALUE。
• PriorityBlockingQueue
  基于堆的，阻塞的，无界的，有优先级的线程安全队列。
• DelayQueue
  基于PriorityQueue的，阻塞的，无界的，支持延时消费的线程安全队列。
• SynchronousQueue
  没有容量的，阻塞的线程安全队列。
• LinkedTransferQueue
  基于链表的，阻塞的，无界的线程安全队列
• ConcurrentLinkedQueue
  基于链表的，非阻塞的，无界的线程安全队列
• ConcurrentLinkedDeque
  基于双向链表的，非阻塞的，无界的线程安全队列
• Collections.synchronizedCollection()
  最后，当然也可以使用Collections提供的方法构造自己需要的线程安全的队列，不过队列很丰富，大部分情况下都应该满足需求了。

三、Set

非线程安全的Set

HashSet，LinkedHashSet，TreeSet，Set和Map的底层实现都比价复杂，HashSet是基于HashMap直接取keySet实现，LinkedHashSet则是在HashSet基础上增加一个链表维护顺序，TreeSet也是基于TreeMap实现的。

线程安全的Set

• CopyOnWriteArraySet
  类似于CopyOnWriteArrayList，适用于读多写少的场景。
• ConcurrentSkipListSet
  基于跳表的线程安全Set，是有序的，但是这里的有序和TreeSet的实现不是一样的。
• Collections.synchronizedSet()
  可以使用Collections方法封装自己需要的线程安全Set

四、Map

非线程安全的Map

HashMap，LinkedHashMap，TreeMap。TreeMap是基于红黑树实现的来保持顺序的。

线程安全的Map

• HashTable
  和Vector类似，性能很差，已经被弃用了。
• ConcurrentHashMap
  自jdk1.8以后放弃了分段锁，改用Node + CAS + Synchronized的方式，同时底层增加红黑树支持，性能相对提升了很多，是目前线程安全Map首要的选择。
• ConcurrentSkipListMap
  基于跳表的线程安全Map，是有序的，之所以没有基于红黑树，应该是考虑到红黑树在考虑并发安全实现过于复杂的原因。
• Collections.synchronizedMap()
  可以使用Collections方法封装自己需要的线程安全Map

综上，Java为我们日常编程提供了非常丰富的容器，基本上能够满足所有的场景，底层的数据结构无非是数组，链表，堆，跳表，红黑树等这些我们所了解的，线程安全也无非是乐观（CAS）和悲观（锁）两种。
但是随着容器的复杂化，底层的实现不论在数据结构，还是在线程安全方面都变得越来越复杂，如果要深入的研究透这里所有的容器是要花很大的精力和时间的，尤其是最后的ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap源码都比较复杂，所以我认为在必要的时候再去深入研究就好。