容器集合

容器

一、同步类容器

1.概念
同步类容器都是线程安全的，但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。
复合类操作如：
迭代（反复访问元素，遍历完容器中所有的元素）、
跳转（根据指定的受损徐找到当前元素的下一个元素）、以及条件运算。
这些复合操作在多线程并发地修改容器时，可能会表现出意外的行为
最经典的便是 ConcurrentModificationException 原因是当容器迭代的过程中，
被并发的修改了内容，这是由于早期迭代器涉及的时候没有考虑并发修改的问题。

2.示例

同步类容器：如古老的Vector / HashTable
这些容器的同步功能都是有JDK的 Collections.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。这很明显不满足我们今天互联网时代高并发的需求，在保证线程安全的同时，也必须有足够好的性能。

package com.study.current.thread.day02;

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Vector;

public class VectorDemo {

	public static Vector<String> vector = new Vector<String>();
	
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		/**
		 * 将非线程安全的转变为线程安全的
		 */
//		Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());
		
		for(int i = 0 ; i< 100 ; i++){
			vector.add(i+"");
		}
		
		/**
		 * 运行报如下异常
		 * 虽然 Vector 是线程安全的，但复合操作的时候依然会报错
		 * Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
		 */
//		for(Iterator<String> iterator = vector.iterator(); iterator.hasNext();){
//			System.out.println(iterator.next());
//			vector.remove(0);
//		}
		
		/**
		 * 单独操作，线程安全
		 */
		for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){
			
			new Thread(new Runnable() {
				
				public void run() {
					while(true){
						if(vector.isEmpty()){
							break ;
						}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+vector.remove(0));
					}
				}
			},i+"").start();
		}
		
	}

}

二、并发类容器

jdk5.0 以后提供了多种并发类容器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。他们虽然实现了线程安全，
但是严重降低了并发性，在多线程环境时，严重降低了应用程序的吞吐量。
并发类容器是专门针对并发设计的，使用 ConcurrentHashMap 来代替给予散列的传统的 HashTable ，而且
ConcurrentHashMap 中，添加了一些常见复合操作的支持。以及使用了 CopyOnWriteArrayList 代替 Vector
并发的 CopyOnWriteArraySet ，已经并发的 Queue ,
ConcurrentLinkedQueue 和 LinkedBlockingQueue ，前者是高性能的队列，后者是以阻塞形式的队列

三、ConcurrentMap

ConcurrentMap
ConcurrentSkipListMap （支持并发排序功能）

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 ，
它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。把一个整体分成了16个段。
也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是住在多线程场景时减小锁的粒度从而降低锁竞争的一个方案。
并且代码中大多共享变量使用 volatile 关键字声明。目的是第一时间获取修改的内容，性能非常好。

四、Copy-On-Write 容器

应用场景：多读少写

Copy-On-Write 容器
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： CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet

概念：
Copy-On-Write 容器即写时复制的容器。通俗的理解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。这样做的好处是我们可以对 Copy-On-Write 容器进行并发的读，
而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以 Copy-On-Write 容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。