Map、List、Set 分别说下线程安全类和线程不安全的类

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Map、List、Set 是 Java 中非常常用的集合类,它们在多线程环境下有各自的线程安全类和线程不安全的类。本文将分别介绍这三个集合类型的线程安全类和线程不安全的类,并举例说明。 一、Map

  1. 线程安全的类:ConcurrentHashMap ConcurrentHashMap 是 Java 提供的一个线程安全的 HashMap 实现类。它内部采用分段锁技术,实现了高并发下的性能优化。ConcurrentHashMap 的主要特点如下:
  • • 锁分段:ConcurrentHashMap 将整个哈希表分成多个段,每个段独立加锁。这样,多个线程可以同时访问不同的段,提高了并发性能。
  • • 读写锁:ConcurrentHashMap 的读写锁可以根据操作类型自动切换,降低了锁的竞争程度。
  • • 空键(null key)和空值(null value)处理:ConcurrentHashMap 可以存储空键和空值。

2. 线程不安全的类:HashMap HashMap 是 Java 提供的一个非线程安全的 HashMap 实现类。在多线程环境下,多个线程同时访问 HashMap 可能导致数据不一致。以下是线程不安全的示例代码:

public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap<>();
        map.put("a", 1);
        map.put("b", 2);
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            map.put("a", 3);
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            map.put("b", 4);
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(map.get("a")); // 输出 3
        System.out.println(map.get("b")); // 输出 4
    }
}

二、List

1. 线程安全的类:CopyOnWriteArrayList CopyOnWriteArrayList 是 Java 提供的一个线程安全的 ArrayList 实现类。它通过在写操作时创建底层数组的新副本,实现了线程安全。CopyOnWriteArrayList 的主要特点如下:

  • • 写入时复制:当向 CopyOnWriteArrayList 添加元素时,不直接修改当前数组,而是创建一个新的数组,将原数组的元素复制到新数组,然后引用新数组。这样,多个线程可以同时读取同一个数组,提高了并发性能。
  • • 读取无锁:由于多个线程共享同一个数组,CopyOnWriteArrayList 在读取操作时不需要加锁。
    2. 线程不安全的类:ArrayList ArrayList 是 Java 提供的一个非线程安全的 ArrayList 实现类。在多线程环境下,多个线程同时访问 ArrayList 可能导致数据不一致。以下是线程不安全的示例代码:
public class ArrayListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            list.add("c");
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            list.add("d");
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size()); // 输出 4
    }
}

三、Set

  1. 线程安全的类:CopyOnWriteArraySet CopyOnWriteArraySet 是 Java 提供的一个线程安全的 HashSet 实现类。它内部使用 CopyOnWriteArrayList 实现,通过在写操作时创建底层数组的新副本,实现了线程安全。
    2. 线程不安全的类:HashSet HashSet 是 Java 提供的一个非线程安全的 HashSet 实现类。在多线程环境下,多个线程同时访问 HashSet 可能导致数据不一致。以下是线程不安全的示例代码:
public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet<>();
        set.add("a");
        set.add("b");
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            set.add("c");
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            set.add("d");
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(set.size()); // 输出 4
    }
}

总结 本文介绍了 Map、List、Set 三个集合类型的线程安全类和线程不安全的类,并给出了示例代码。在多线程环境下,建议使用线程安全的集合类,如 ConcurrentHashMap、CopyOnWrite

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