Java concurrency之集合_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

Java集合包

Java集合主體內(nèi)容包括Collection集合和Map類；而Collection集合又可以劃分為L(zhǎng)ist(隊(duì)列)和Set(集合)。

1. List的實(shí)現(xiàn)類主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

(01) LinkedList是雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的雙端隊(duì)列；它不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) ArrayList是數(shù)組實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組；它也不是線程安全的，只適用于單線程。

(03) Vector是數(shù)組實(shí)現(xiàn)的矢量隊(duì)列，它也一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組；不過和ArrayList不同的是，Vector是線程安全的，它支持并發(fā)。

(04) Stack是Vector實(shí)現(xiàn)的棧；和Vector一樣，它也是線程安全的。 

2. Set的實(shí)現(xiàn)類主要有: HastSet和TreeSet。

(01) HashSet是一個(gè)沒有重復(fù)元素的集合，它通過HashMap實(shí)現(xiàn)的；HashSet不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) TreeSet也是一個(gè)沒有重復(fù)元素的集合，不過和HashSet不同的是，TreeSet中的元素是有序的；它是通過TreeMap實(shí)現(xiàn)的；TreeSet也不是線程安全的，只適用于單線程。 

3.Map的實(shí)現(xiàn)類主要有: HashMap，WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。
(01) HashMap是存儲(chǔ)“鍵-值對(duì)”的哈希表；它不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) WeakHashMap是也是哈希表；和HashMap不同的是，HashMap的“鍵”是強(qiáng)引用類型，而WeakHashMap的“鍵”是弱引用類型，也就是說(shuō)當(dāng)WeakHashMap 中的某個(gè)鍵不再正常使用時(shí)，會(huì)被從WeakHashMap中被自動(dòng)移除。WeakHashMap也不是線程安全的，只適用于單線程。

(03) Hashtable也是哈希表；和HashMap不同的是，Hashtable是線程安全的，支持并發(fā)。

(04) TreeMap也是哈希表，不過TreeMap中的“鍵-值對(duì)”是有序的，它是通過R-B Tree(紅黑樹)實(shí)現(xiàn)的；TreeMap不是線程安全的，只適用于單線程。

更多關(guān)于這些集合類的介紹，可以參考“Java 集合系列目錄(Category)”。

為了方便，我們將前面介紹集合類統(tǒng)稱為”java集合包“。java集合包大多是“非線程安全的”，雖然可以通過Collections工具類中的方法獲取java集合包對(duì)應(yīng)的同步類，但是這些同步類的并發(fā)效率并不是很高。為了更好的支持高并發(fā)任務(wù)，并發(fā)大師Doug Lea在JUC(java.util.concurrent)包中添加了java集合包中單線程類的對(duì)應(yīng)的支持高并發(fā)的類。例如，ArrayList對(duì)應(yīng)的高并發(fā)類是CopyOnWriteArrayList，HashMap對(duì)應(yīng)的高并發(fā)類是ConcurrentHashMap，等等。

JUC包在添加”java集合包“對(duì)應(yīng)的高并發(fā)類時(shí)，為了保持API接口的一致性，使用了”Java集合包“中的框架。例如，CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)了“Java集合包”中的List接口，HashMap繼承了“java集合包”中的AbstractMap類，等等。得益于“JUC包使用了Java集合包中的類”，如果我們了解了Java集合包中的類的思想之后，理解JUC包中的類也相對(duì)容易；理解時(shí)，最大的難點(diǎn)是，對(duì)JUC包是如何添加對(duì)“高并發(fā)”的支持的！

JUC中的集合類

下面，我們先了解JUC包中集合類的框架；為了方便講訴，我將JUC包中的集合類劃分為3部分來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在簡(jiǎn)單的了解JUC包中集合類的框架之后，后面的章節(jié)再逐步對(duì)各個(gè)類進(jìn)行介紹。

1. List和Set

JUC集合包中的List和Set實(shí)現(xiàn)類包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet。

ConcurrentSkipListSet稍后在說(shuō)明Map時(shí)再說(shuō)明，CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下圖所示：

(01) CopyOnWriteArrayList相當(dāng)于線程安全的ArrayList，它實(shí)現(xiàn)了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高并發(fā)的。

(02) CopyOnWriteArraySet相當(dāng)于線程安全的HashSet，它繼承于AbstractSet類。CopyOnWriteArraySet內(nèi)部包含一個(gè)CopyOnWriteArrayList對(duì)象，它是通過CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)的。

2. Map

JUC集合包中Map的實(shí)現(xiàn)類包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。它們的框架如下圖所示：

(01) ConcurrentHashMap是線程安全的哈希表(相當(dāng)于線程安全的HashMap)；它繼承于AbstractMap類，并且實(shí)現(xiàn)ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通過“鎖分段”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它支持并發(fā)。

(02) ConcurrentSkipListMap是線程安全的有序的哈希表(相當(dāng)于線程安全的TreeMap); 它繼承于AbstractMap類，并且實(shí)現(xiàn)ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通過“跳表”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它支持并發(fā)。

(03) ConcurrentSkipListSet是線程安全的有序的集合(相當(dāng)于線程安全的TreeSet)；它繼承于AbstractSet，并實(shí)現(xiàn)了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通過ConcurrentSkipListMap實(shí)現(xiàn)的，它也支持并發(fā)。

3. Queue

JUC集合包中Queue的實(shí)現(xiàn)類包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque。它們的框架如下圖所示：

(01) ArrayBlockingQueue是數(shù)組實(shí)現(xiàn)的線程安全的有界的阻塞隊(duì)列。

(02) LinkedBlockingQueue是單向鏈表實(shí)現(xiàn)的(指定大小)阻塞隊(duì)列，該隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）排序元素。

(03) LinkedBlockingDeque是雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的(指定大小)雙向并發(fā)阻塞隊(duì)列，該阻塞隊(duì)列同時(shí)支持FIFO和FILO兩種操作方式。

(04) ConcurrentLinkedQueue是單向鏈表實(shí)現(xiàn)的無(wú)界隊(duì)列，該隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）排序元素。

(05) ConcurrentLinkedDeque是雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的無(wú)界隊(duì)列，該隊(duì)列同時(shí)支持FIFO和FILO兩種操作方式。