一、概念：
线程安全：就是当多线程访问时，采用了加锁的机制；即当一个线程访问该类的某个数据时，会对这个数据进行保护，其他线程不能对其访问，直到该线程读取完之后，其他线程才可以使用。防止出现数据不一致或者数据被污染的情况。
线程不安全：就是不提供数据访问时的数据保护，多个线程能够同时操作某个数据，从而出现数据不一致或者数据污染的情况。
对于线程不安全的问题，一般会使用synchronized关键字或者ReentrantLock 加锁同步控制 。
线程安全 工作原理： jvm中有一个main memory对象，每一个线程也有自己的working memory，一个线程对于一个变量variable进行操作的时候， 都需要在自己的working memory里创建一个copy,操作完之后再写入main memory。
当多个线程操作同一个变量variable，就可能出现不可预知的结果。
而用synchronized的关键是建立一个监控monitor，这个monitor可以是要修改的变量，也可以是其他自己认为合适的对象(方法)，然后通过给这个monitor加锁来实现线程安全，每个线程在获得这个锁之后，对需要执行的数据依次执行
- 加载 working memory
- use && 指派 &&
- 存储 回main memory的过程
才会释放它得到的锁。这样就实现了所谓的线程安全。
二、线程安全(Thread-safe)的集合对象：
Vector 线程安全：
HashTable 线程安全：
StringBuffer 线程安全：
依次详细介绍安全想集合对象
Vector 基本使用&底层源码
是一个类似于ArrayList 但是确是线程安全的集合
Vector vector = new Vector(1);
vector.add(1);
vector.add(2);
//自动扩容
vector.add(2);
for(int i = 0;i<vector.size();i++){
System.out.println(vector.get(i));
}
Vector底层是使用了 synchronized 关键字
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
HashTable 基本使用&底层源码
Hashtable hashtable= new Hashtable(2);
hashtable.put(1,1);
hashtable.put(2,2);
Object put = hashtable.put(2, 3);
System.out.println(put);
for(int i = 0;i<hashtable.size();i++){
System.out.println(hashtable.get(i));
}
Hashtable底层是使用了 synchronized 关键字
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
StringBuffer 基本使用&底层源码
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("haha");
StringBuffer 底层是使用了 synchronized 关键字
public synchronized StringBuffer append(String str) {
toStringCache = null;
super.append(str);
return this;
}
三、非线程安全的集合对象：
- ArrayList ：
- LinkedList：
- HashMap：
- HashSet：
- TreeMap：
- TreeSet：
- StringBulider：
ArrayList底层采用数组、LinkedList 底层采用链表、hashMap底层采用数组、HashSet基于hashMap实现，TreeMap的特点是key已经排序了，TreeSet基于TreeMap实现，StringBulider和StringBuffer类似，但是线程不安全。
ArrayList基本使用&底层源码
ArrayList list = new ArrayList<>();
list = new ArrayList();
list.add(1);
System.out.println(list);
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
LinkedList基本使用&底层源码
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add(1);
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
HashMap基本使用&底层源码
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put(1,1);
hashMap.put(1,2);
//hash 冲突并不是key冲突的，hash冲突时key并不一样，采用拉链法解决冲突
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
HashSet基本使用&底层源码
HashSet set =new HashSet();
set.add(11);
return map.put(e, PRESENT)==null;
TreeMap基本使用&底层源码
TreeMap treeMap =new TreeMap();
treeMap.put(1,1);
treeMap.put(2,1);
//数据是通过链表来维护，每次存入都是从第一个开始比较，直到找到链表上合适的位置存储。
public V put(K key, V value) {
TreeMap.Entry<K,V> t = root;
if (t == null) {
compare(key, key); // type (and possibly null) check
root = new TreeMap.Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
int cmp;
TreeMap.Entry<K,V> parent;
// split comparator and comparable paths
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
else {
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
TreeMap.Entry<K,V> e = new TreeMap.Entry<>(key, value, parent);
if (cmp < 0)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
return null;
}
TreeSet基本使用&底层源码
TreeSet treeSet = new TreeSet();
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);
//类似hashset 依赖hashmap 这个TreeMap 也是依赖Treemap，所以key也是有序的。
四、相关集合对象比较：
(1) Vector、ArrayList、LinkedList：
-
1、Vector：
Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。 -
2、ArrayList：
a. 当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或者中间，并需要随机地访问其中的元素时，使用ArrayList性能比较好。
b. ArrayList是最常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。 -
3、LinkedList：
a. 当对一列数据的前面或者中间执行添加或者删除操作时，并且按照顺序访问其中的元素时，要使用LinkedList。
b. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
Vector和ArrayList在使用上非常相似，都可以用来表示一组数量可变的对象应用的集合，并且可以随机的访问其中的元素。
ArryList和LinkedList的区别：
在处理一列数据项时，Java提供了两个类ArrayList和LinkedList，ArrayList的内部实现是基于内部数组Object[]，所以从概念上说它更像数组；然而LinkedList的内部实现是基于一组连接的记录，所以，它更像一个链表结构；所以它们在性能上有很大的差别。
由上可知，在ArrayList的前面或者中间插入数据的时候，必须将其后的所有数据相应的后移，这样要花费较多的时间；所以，当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或者中间，并需要随机地访问其中的元素时，使用ArrayList性能比较好。
然而访问链表中的某个元素的时候，就必须从链表的一端开始，沿着连接的方向一个一个元素的去查找，直到找到所需的元素为止，所以，当对一列数据的前面或者中间执行添加或者删除操作时，并且按照顺序访问其中的元素时，要使用LinkedList。
如果在实际的操作中，前面两种情况交替出现，可以考虑使用List这样的通用接口，而不用关心具体的实现，再具体的情况下，它的性能由具体的实现来保证。
HashTable、HashMap、HashSet：
HashTable和HashMap采用的存储机制是一样的，不同的是：
1、HashMap：
a. 采用数组方式存储key-value构成的Entry对象，无容量限制；
b. 基于key hash查找Entry对象存放到数组的位置，对于hash冲突采用链表的方式去解决；
c. 在插入元素时，可能会扩大数组的容量，在扩大容量时须要重新计算hash，并复制对象到新的数组中；
d. 是非线程安全的；
e. 遍历使用的是Iterator迭代器；
2、HashTable：
a. 是线程安全的；
b. 无论是key还是value都不允许有null值的存在；在HashTable中调用Put方法时，如果key为null，直接抛出NullPointerException异常；
c. 遍历使用的是Enumeration列举；
3、HashSet：
a. 基于HashMap实现，无容量限制；
b. 是非线程安全的；
c. 不保证数据的有序；
TreeSet、TreeMap：
TreeSet和TreeMap都是完全基于Map来实现的，并且都不支持get(index)来获取指定位置的元素，需要遍历来获取。另外，TreeSet还提供了一些排序方面的支持，例如传入Comparator实现、descendingSet以及descendingIterator等。
1、TreeSet：
a. 基于TreeMap实现的，支持排序；
b. 是非线程安全的；
2、TreeMap：
a. 典型的基于红黑树的Map实现，因此它要求一定要有key比较的方法，要么传入Comparator比较器实现，要么key对象实现Comparator接口；
b. 是非线程安全的；
StringBuffer和StringBulider：
StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串。
1、在执行速度方面的比较：StringBuilder > StringBuffer ；
2、StringBuffer与StringBuilder，他们是字符串变量，是可改变的对象，每当我们用它们对字符串做操作时，实际上是在一个对象上操作的，不像String一样创建一些对象进行操作，所以速度就快了；
3、 StringBuilder：线程非安全的；
4、StringBuffer：线程安全的；
对于String、StringBuffer和StringBulider三者使用的总结：
1.如果要操作少量的数据用 = String
2.单线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuilder
3.多线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuffer