java各種集合的執行緒安全

wit_stan發表於2018-08-12
  1. 執行緒安全

首先要明白執行緒的工作原理,jvm有一個main memory,而每個執行緒有自己的working 
memory,一個執行緒對一個variable進行操作時,都要在自己的working 
memory裡面建立一個copy,操作完之後再寫入main 
memory。多個執行緒同時操作同一個variable,就可能會出現不可預知的結果。根據上面的解釋,很容易想出相應的scenario。 
而用synchronized的關鍵是建立一個monitor,這個monitor可以是要修改的variable也可以其他你認為合適的object比如method,然後通過給這個monitor加鎖來實現執行緒安全,每個執行緒在獲得這個鎖之後,要執行完 
load到workingmemory -> use&assign -> store到mainmemory 
的過程,才會釋放它得到的鎖。這樣就實現了所謂的執行緒安全。

什麼是執行緒安全?執行緒安全是怎麼完成的(原理)? 執行緒安全就是說多執行緒訪問同一程式碼,不會產生不確定的結果。編寫執行緒安全的程式碼是低依靠執行緒同步。

  • Vector、ArrayList、LinkedList

          Vector和ArrayList在使用上非常相似,都可用來表示一組數量可變的物件應用的集合,並且可以隨機地訪問其中的元素。    Vector的方法都是同步的(Synchronized),是執行緒安全的(thread-safe),而ArrayList的方法不是,由於執行緒的同步必然要影響效能,因此,ArrayList的效能比Vector好。 ArrayList和LinkedList區別    對於處理一列資料項,Java提供了兩個類ArrayList和LinkedList,ArrayList的內部實現是基於內部陣列Object[],所以從概念上講,它更象陣列,但LinkedList的內部實現是基於一組連線的記錄,所以,它更象一個連結串列結構,所以,它們在效能上有很大的差別。    從上面的分析可知,在ArrayList的前面或中間插入資料時,你必須將其後的所有資料相應的後移,這樣必然要花費較多時間,所以,當你的操作是在一列資料的後面新增資料而不是在前面或中間,並且需要隨機地訪問其中的元素時,使用ArrayList會提供比較好的效能    而訪問連結串列中的某個元素時,就必須從連結串列的一端開始沿著連線方向一個一個元素地去查詢,直到找到所需的元素為止,所以,當你的操作是在一列資料的前面或中間新增或刪除資料,並且按照順序訪問其中的元素時,就應該使用LinkedList了。    如果在程式設計中,1,2兩種情形交替出現,這時,你可以考慮使用List這樣的通用介面,而不用關心具體的實現,在具體的情形下,它的效能由具體的實現來保證。

 

  • HashTable,HashMap,HashSet

HashTable和HashMap採用相同的儲存機制,二者的實現基本一致,不同的是: 1)、HashMap是非執行緒安全的,HashTable是執行緒安全的,內部的方法基本都是synchronized。 2)、HashTable不允許有null值的存在。 在HashTable中呼叫put方法時,如果key為null,直接丟擲NullPointerException。其它細微的差別還有,比如初始化Entry陣列的大小等等,但基本思想和HashMap一樣。 HashSet: 1、HashSet基於HashMap實現,無容量限制。 2、HashSet是非執行緒安全的。 3、HashSet不保證有序。 HashMap: 1、HashMap採用陣列方式儲存key,value構成的Entry物件,無容量限制。 2、HashMap基於Key hash查詢Entry物件存放到陣列的位置,對於hash衝突採用連結串列的方式來解決。 3、HashMap在插入元素時可能會要擴大陣列的容量,在擴大容量時須要重新計算hash,並複製物件到新的陣列中。 4、HashMap是非執行緒安全的。 5、HashMap遍歷使用的是Iterator HashTable 1、HashTable是執行緒安全的。 2、HashTable中無論是Key,還是Value都不允許為null。 3、HashTable遍歷使用的是Enumeration。

 

  • TreeSet,TreeMap

     TreeSet: 1、TreeSet基於TreeMap實現,支援排序。 2、TreeSet是非執行緒安全的。 從對HashSet和TreeSet的描述來看,TreeSet和HashSet一樣,也是完全基於Map來實現的,並且都不支援get(int)來獲取指定位置的元素(需要遍歷獲取),另外TreeSet還提供了一些排序方面的支援。例如傳入Comparator實現、descendingSet以及descendingIterator等。 TreeMap: 1、TreeMap是一個典型的基於紅黑樹的Map實現,因此它要求一定要有Key比較的方法,要麼傳入Comparator實現,要麼key物件實現Comparable介面。 2、TreeMap是非執行緒安全的。 

總結

Vector,HashTable是執行緒安全的。

ArrayList,LinkedList,HashMap,TreeMap,HashSet,TreeSet都不是執行緒安全的。

java.util.concurrent包提供了對映表、有序集和佇列的高效實現,允許併發訪問:ConcurrentHashMap,ConcurrentSkipListMap,ConcurrentSkipListSet,ConcurrentLinkedQueue

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