JDK1.0:包括了常用的几种集合结构,如可变数组(Vector),哈希表(HashTable)等。很可惜,这些集合结构里面的方法均是线程安全的,运行效率有问题。
JDK1.2:彻底重写了原先的集合结构,增加了很多个类。如ArrayList,LinkedList,HashMap等。这些均不是线程安全的。至此,JAVA的集合结构已经成型。
JDK1.5:增加了concurrent包,增加了很多非加锁的线程安全的结构。JAVA的集合结构变得更加完善。
concurrent包的特性及应用
concurrent包是JDK1.5引入的,便于编写并发程序的非常有用的包。其前身是纽约州立大学Oswego分校计算机系教授Doug Lea写的util.concurrent包。
该包主要引入了以下特性:
更高效的锁定机制(可彻底替代synchronized关键字)
高效的非加锁的线程安全的并发集合类(ConcurrentHashMap,ConcurrentLinkedQueue……)
内置的高效的线程池
更高效的锁定机制
JDK1.5之前,线程的同步是采用synchronized关键字的,其典型的用法是:
synchronized (lockObject) {
// update object state
}
或:
Synchronized function()
{
}
看起来比较完美地解决了线程同步的问题,为什么JDK1.5还会引入新的锁定机制呢?
Synchronized的缺点:性能,以及功能上的一些限制:它无法中断一个正在等候获得锁的线程,也无法通过投票得到锁,如果不想等下去,也就没法得到锁。
因此,JDK1.5引入了新的锁定机制,在java.util.concurrent.lock包下面。
该Lock 框架是锁定的一个抽象,它允许把锁定的实现作为 Java 类,而不是作为语言的特性来实现。
这就为 Lock 的多种实现留下了空间,各种实现可能有不同的调度算法、性能特性或者锁定语义。
除了性能方面的改进之外,JDK1.5的lock还带来了以下特性:时间锁等候、可中断锁等候、无块结构锁、多个条件变量或者锁投票。具体请参阅JDK的manual。
如果对性能要求比较苛刻,或者需要上述的一些新特性,就请大胆地忘记synchronized,用新的锁定机制吧。不过记住JDK的版本要是1.5。
高效的非加锁的线程安全的并发集合类
一直以来,对于集合来讲,线程安全和效率好像就是两个不能并存的东西。
要线程安全,必须要锁定集合,自然效率就有所下降。要高效率,自然不能锁定,于是又不能做到线程安全。
能否做到鱼与熊掌兼得?
在JDK1.5引入了新的高效的非加锁的线程安全的并发集合之后,鱼与熊掌真的是可以兼得。
在以前,在实现一个线程安全的集合,可以有哪些方法呢?
1、用本身就是线程安全的集合,如HashTable,Vector。这样是线程安全了,里面每个方法都是,可惜性能就非常差了。
2、用不是线程安全的集合,再包装一下,如synchronizedMap 和 synchronizedList。用法如:
Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
有所改进,但仍然有很多时候会锁住整个集合,执行效率仍是很差。
ConcurrentHashMap
对Map的线程安全的实现,比起 synchronizedMap 来,它提供了好得多的并发性。
它使得读操作全部可以并发执行,而一定数量的写操作也可以同时并发执行。(默认是16个,可以设置)。
另外,对于遍历所用的iterator,永远都不会再throw讨厌的ConcurrentModificationException。
它大大地减少了锁定的概率。在有多线程的场合,无论在性能和方便性来讲,ConcurrentHashMap都将会比HashMap更加适合。
ConcurrentHashMap的实现利用了JAVA内存模型(JMM)
内置的高效的线程池
对于一个并发程序来说,线程池可说是其中一个比较重要的部分。
编写Socket Server,其流程一般都是:接收客户端请求-->处理逻辑-->将结果返回给客户端。
处理逻辑那段,经常要用到多线程(或多进程)。一般有以下两种实现:
1、每次请求都生成一个新的线程(或进程)去处理。
2、每次请求到来,从线程池(进程池)中取出一个,然后让其处理。
在以前,线程池只能是自己重新发明车轮去写,或者从网上找第三方的线程池(质量很难得到保证)
JDK1.5引入的concurrent包,为用JAVA编写并发程序提供了更多的便利和性能。
JDK1.5的确已经内置了高效的通用的线程池
线程池的一个实现:ThreadPoolExecutor,它实现了线程池的各方面的功能,如:
执行某个任务(返回或不返回结果)。
初始化一定数量的线程,随着负荷的增大而新建线程,并控制线程池的最大容量。
在线程执行之前和之后执行一段代码。
删除某个任务。
关闭整个线程池。
获取线程池运行的各个运行期参数
……,非常齐备,从此不再需要每次都重新发明车轮。
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