每天一例多线程[day13]-----同步类容器和并发类容器

对Vector、ArrayList在迭代的时候如果同时对其进行修改就会抛出java.util.ConcurrentModificationException

如:

package com.jeff.base.coll012;

import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;

/**
 * 多线程使用Vector或者HashTable的示例(简单线程同步问题)
 * @author jeff
 */
public class Tickets {

	public static void main(String[] args) {
		//初始化火车票池并添加火车票:避免线程同步可采用Vector替代ArrayList  HashTable替代HashMap
		
		final Vector<String> tickets = new Vector<String>();
		
		//Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, String>());

		for(int i = 1; i<= 1000; i++){
			tickets.add("火车票"+i);
		}
		
		for (Iterator iterator = tickets.iterator(); iterator.hasNext();) {
			String string = (String) iterator.next();
			tickets.remove(20);
		}
		
//		for(int i = 1; i <=10; i ++){
//			new Thread("线程"+i){
//				public void run(){
//					while(true){
//						if(tickets.isEmpty()) break;
//						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + tickets.remove(0));
//					}
//				}
//			}.start();
//		}
	}
}
 
 

打印:

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.Vector$Itr.checkForComodification(Vector.java:1156)
	at java.util.Vector$Itr.next(Vector.java:1133)
	at com.jeff.base.coll012.Tickets.main(Tickets.java:24)

但是Vector集合是线程安全,当我们修改为以下时:

package com.jeff.base.coll012;

import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;

/**
 * 多线程使用Vector或者HashTable的示例(简单线程同步问题)
 * @author jeff
 */
public class Tickets {

	public static void main(String[] args) {
		//初始化火车票池并添加火车票:避免线程同步可采用Vector替代ArrayList  HashTable替代HashMap
		
		final Vector<String> tickets = new Vector<String>();
		
		//Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, String>());

		for(int i = 1; i<= 1000; i++){
			tickets.add("火车票"+i);
		}
		
//		for (Iterator iterator = tickets.iterator(); iterator.hasNext();) {
//			String string = (String) iterator.next();
//			tickets.remove(20);
//		}
		
		for(int i = 1; i <=10; i ++){
			new Thread("线程"+i){
				public void run(){
					while(true){
						if(tickets.isEmpty()) break;
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + tickets.remove(0));
					}
				}
			}.start();
		}
	}
}

则多个线程可以正常从集合中删除元素而毫无影响!

同步类容器

  同步类容器都是线程安全的,如古老的Vector、Hashtable。这些容器的同步功能其实都是有jdk的Colletions.synchronized等

 工厂方法去创建实现的。其底层的机制无非就是用传统的synchronized关键字对每个公用的方法都进行同步,使得每次只能

 有一个线程访问容器的状态。可以看出性能时很低的。


并发类容器

  jdk5.0以后提供了多种并发类容器来替代同步类容器从而改善性能。
 同步类容器的状态都是串行化的。他们虽然线程安全,但是严重降低了并发性,在多线程环境时,
 严重降低应系统的吞吐量。
 并发类容器时专门为并发设计的,使用concurrentHashMap来替代给予散列的传统Hasttable,而且
 在ConcurrentHastMap中,添加了一些常见的复合操作的支持。以及使用了CopyOnWriteArrayList来代替
 Vector,并发的CopyOnWriteSet,一级并发的Queue,ConcurrrentLinkedQueue和LinkedBlockingQUeue,

 前者时高性能的队列,后者时阻塞队列,具体实现Queue还有很多,例如:

 ArrayBlockQueue、PriorituBlockingQueue、SynchronousQueue


ConcurrentHashMap

ConcurrentMap接口有两个重要实现:
 * ConcurrentHashMap
 * ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)
 * ConcurrentHashMap内部使用段Segment来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的hashTable,
 * 他们有自己的锁,只要在多个修改操作发生在不同的段上,他们就可以并发进行,把一个整体分成了16个段segment,

 * 也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是多线程场景时减小锁粒度从而降低锁竞争的一种方案。


比如t1和t2两个线程访问同一个Segment进行写操作,那么只能等一个线程释放锁后另外一个线程才能继续操作。而t3线程写操作访问的是其他segement则无影响。

package com.jeff.base.coll013;

import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 并发类容器:
 * jdk5.0以后提供了多种并发类容器来替代同步类容器从而改善性能。
 * 同步类容器的状态都是串行化的。他们虽然线程安全,但是严重降低了并发性,在多线程环境时,
 * 严重降低应系统的吞吐量。
 * 并发类容器时专门为并发设计的,使用concurrentHashMap来替代给予散列的传统Hasttable,而且挨饿
 * 在ConcurrentHastMap中,添加了一些常见的复合操作的支持。以及使用了CopyOnWriteArrayList来代替
 * Vector,并发的CopyOnWriteSet,一级并发的Queue,ConcurrrentLinkedQueue和LinkedBlockingQUeue,
 * 前者时高性能的队列,后者时阻塞队列,具体实现Queue还有很多,例如:
 * ArrayBlockQueue、PriorituBlockingQueue、SynchronousQueue
 * 
 * ConcurrentMap接口有两个重要实现:
 * 		ConcurrentHashMap
 * 		ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)
 * ConcurrentHashMap内部使用段Segment来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的hashTable,
 * 他们有自己的锁,只要在多个修改操作发生在不同的段上,他们就可以并发进行,把一个整体分成了16个段segment,
 * 也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是多线程场景时减小锁粒度从而降低锁竞争的一种方案。
 * 
 * 
 * @author jeffSheng
 *
 */
public class UseConcurrentMap {

	public static void main(String[] args) {
		ConcurrentHashMap<String, Object> chm = new ConcurrentHashMap<String, Object>();
		chm.put("k1", "v1");
		chm.put("k2", "v2");
		chm.put("k3", "v3");
		//如果存在k4则不再添加
		chm.putIfAbsent("k4", "vvvv");
		//System.out.println(chm.get("k2"));
		//System.out.println(chm.size());
		
		for(Map.Entry<String, Object> me : chm.entrySet()){
			System.out.println("key:" + me.getKey() + ",value:" + me.getValue());
		}
		
		
		
	}
}

CopyOnWrite
package com.jeff.base.coll013;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

/**
 * Copy-On-Write简称COW,是一种用于程序设计中的优化策略。
 * JDK里的COW容器有两种个:CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet
 * COW容器非常有用,可以在很多并发场景中使用到。
 * 什么时CopyOnWrite容器?
 * CopyOnWrite容器即写时复制容器。通俗理解就是当我们往一个容器添加元素的时候,不直接往当前容器添加,
 * 而是先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器,然后向新容器中添加元素,添加完元素后,再将原来容器的引用
 * 指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发读。,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何
 * 元素。所以CoptOnWrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。
 * @author jeffSheng
 *
 */
public class UseCopyOnWrite {

	public static void main(String[] args) {
		
		CopyOnWriteArrayList<String> cwal = new CopyOnWriteArrayList<String>();
		CopyOnWriteArraySet<String> cwas = new CopyOnWriteArraySet<String>();
		
		
	}
}

copyOnWriteArrayList的add方法底层是加锁,所以对于CopyOnWrite容器适合用于读多写少的场景,写操作太多,第一要复制原来容器的数据,这个过程比较耗时,第二是存在锁的竞争消耗CPU。


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