24-JUC中常见的集合

集合图

主体内容包括Collection集合和Map类；而Collection集合又可以划分为List(队列)和Set(集合)。

List的实现类

List的实现类主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

• LinkedList是双向链表实现的双端队列；它不是线程安全的，只适用于单线程。
• ArrayList是数组实现的队列，它是一个动态数组；它也不是线程安全的，只适用于单线程。
• Vector是数组实现的矢量队列，它也一个动态数组；不过和ArrayList不同的是，Vector是线程安全的，它支持并发。
• Stack是Vector实现的栈；和Vector一样，它也是线程安全的。

Set的实现类

Set的实现类主要有: HastSet和TreeSet。

• HashSet 是一个没有重复元素的集合，它通过HashMap实现的；HashSet不是线程安全的，只适用于单线程。
• TreeSet也是一个没有重复元素的集合，不过和HashSet不同的是，TreeSet中的元素是有序的；它是通过TreeMap实现的；TreeSet也不是线程安全的，只适用于单线程。

Map的实现类

Map的实现类主要有: HashMap，WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。

• HashMap是存储“键-值对”的哈希表；它不是线程安全的，只适用于单线程。
• WeakHashMap是也是哈希表；和HashMap不同的是，HashMap的“键”是强引用类型，而WeakHashMap的“键”是弱引用类型，也就是说当WeakHashMap 中的某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap中被自动移除，WeakHashMap也不是线程安全的，只适用于单线程。
• Hashtable也是哈希表；和HashMap不同的是，Hashtable是线程安全的，支持并发。
• TreeMap也是哈希表，不过TreeMap中的“键-值对”是有序的，它是通过R-B Tree(红黑树)实现的；TreeMap不是线程安全的，只适用于单线程。

JUC集合包中的List和Set

JUC集合包中的List和Set实现类包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet

• CopyOnWriteArrayList相当于线程安全的ArrayList，它实现了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高并发的
• CopyOnWriteArraySet相当于线程安全的HashSet，它继承于AbstractSet类。CopyOnWriteArraySet 内部包含一个CopyOnWriteArrayList对象（聚合关系），它是通过CopyOnWriteArrayList实现的
• ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序的集合(相当于线程安全的TreeSet)；它继承于AbstractSet，并实现了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的，它也支持并发。

JUC集合包中Map

JUC集合包中Map的实现类包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap

• ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表(相当于线程安全的HashMap)；它继承于AbstractMap类，并且实现ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通过“锁分段”来实现的，它支持并发
• ConcurrentSkipListMap是线程安全的有序的哈希表(相当于线程安全的TreeMap); 它继承于AbstractMap类，并且实现ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通过“跳表”来实现的，它支持并发。

JUC包中Queue

• ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue是单向链表实现的(指定大小)阻塞队列，该队列按 FIFO（先进先出）排序元素。
• LinkedBlockingDeque是双向链表实现的(指定大小)双向并发阻塞队列，该阻塞队列同时支持FIFO（先进先出）和FILO（先进后出）两种操作方式。
• ConcurrentLinkedQueue是单向链表实现的无界队列，该队列按 FIFO（先进先出）排序元素。
• ConcurrentLinkedDeque是双向链表实现的无界队列，该队列同时支持FIFO（先进先出）和FILO（先进后出）两种操作方式。

ConcurrentHashMap

功能和HashMap基本一致，内部使用红黑树实现的。
特性：

• 迭代结果和存入顺序不一致
• key和value都不能为空
• 线程安全的

ConcurrentSkipListMap

内部使用跳表实现的，放入的元素会进行排序，排序算法支持2种方式来指定：

1. 通过构造方法传入一个Comparator
2. 放入的元素实现Comparable接口

上面2种方式必选一个，如果2种都有，走规则1。

特性：

• 迭代结果和存入顺序不一致
• 放入的元素会排序
• key和value都不能为空
• 线程安全的

CopyOnWriteArrayList

实现List的接口的，一般我们使用ArrayList、LinkedList、Vector，其中只有Vector是线程安全的，可以使用Collections静态类的synchronizedList方法对ArrayList、LinkedList包装为线程安全的List，不过这些方式在保证线程安全的情况下性能都不高。

CopyOnWriteArrayList是线程安全的List，内部使用数组存储数据，集合中多线程并行操作一般存在4种情况：读读、读写、写写、写读，这个只有在写写操作过程中会导致其他线程阻塞，其他3种情况均不会阻塞，所以读取的效率非常高。

可以看一下这个类的名称：CopyOnWrite，意思是在写入操作的时候，进行一次自我复制，换句话说，当这个List需要修改时，并不修改原有内容（这对于保证当前在读线程的数据一致性非常重要），而是在原有存放数据的数组上产生一个副本，在副本上修改数据，修改完毕之后，用副本替换原来的数组，这样也保证了写操作不会影响读

特性：

• 迭代结果和存入顺序一致
• 元素不重复
• 元素可以为空
• 线程安全的
• 读读、读写、写读3种情况不会阻塞；写写会阻塞
• 无界的

ConcurrentSkipListSet

有序的Set，内部基于ConcurrentSkipListMap实现的，放入的元素会进行排序，排序算法支持2种方式来指定：

1. 通过构造方法传入一个Comparator
2. 放入的元素实现Comparable接口
   上面2种方式需要实现一个，如果2种都有，走规则1

特性：

• 迭代结果和存入顺序不一致
• 放入的元素会排序
• 元素不重复
• 元素不能为空
• 线程安全的
• 无界的

CopyOnWriteArraySet

内部使用CopyOnWriteArrayList实现的，将所有的操作都会转发给CopyOnWriteArrayList。

特性：

• 迭代结果和存入顺序不一致
• 元素不重复
• 元素可以为空
• 线程安全的
• 读读、读写、写读 不会阻塞；写写会阻塞
• 无界的

ConcurrentLinkedQueue

高效并发队列，内部使用链表实现的。
特性：

• 线程安全的
• 迭代结果和存入顺序一致
• 元素可以重复
• 元素不能为空
• 线程安全的
• 无界队列

Deque

双向队列(Deque)是Queue的一个子接口，双向队列是指该队列两端的元素既能入队(offer)也能出队(poll)，如果将Deque限制为只能从一端入队和出队，则可实现栈的数据结构。对于栈而言，有入栈(push)和出栈(pop)，遵循先进后出原则。

一个线性 collection，支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue（双端队列）”的缩写，通常读为“deck”。大多数 Deque 实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制，但此接口既支持有容量限制的双端队列，也支持没有固定大小限制的双端队列。

此接口定义在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式：一种形式在操作失败时抛出异常，另一种形式返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作）。插入操作的后一种形式是专为使用有容量限制的 Deque 实现设计的；在大多数实现中，插入操作不能失败.

此接口扩展了 Queue接口。在将双端队列用作队列时，将得到 FIFO（先进先出）行为。将元素添加到双端队列的末尾，从双端队列的开头移除元素。从 Queue 接口继承的方法完全等效于 Deque 方法，如下表所示：

ConcurrentLinkedDeque

实现了Deque接口，内部使用链表实现的高效的并发双端队列。
特性：

• 线程安全的
• 迭代结果和存入顺序一致
• 元素可以重复
• 元素不能为空
• 线程安全的
• 无界队列

参考

第26篇：学会使用JUC中常见的集合