Java 并发：J.U.C. 并发容器类 List、Set、Queue

后端

2023-11-14 10:34:04

并发容器：J.U.C. 中多线程编程的基石

背景介绍

在多线程编程的世界中，共享数据的并发访问是一项艰巨的任务。Java 并发类库（J.U.C.）为解决此问题提供了强大的支持，而并发容器类便是必不可少的工具。这些容器类确保了对共享数据的并发访问的安全性和高效性。

并发容器类的类型

J.U.C. 提供了多种并发容器类，涵盖了广泛的用例：

列表（List）

线程安全的 ArrayList，称为 CopyOnWriteArrayList，采用写时复制机制，在写入操作时才复制底层数组，确保读操作的并发性和写操作的高效性。

集合（Set）

ConcurrentHashMap 是一种无序并发 Set，基于哈希表，具有高效的并发读写性能。CopyOnWriteArraySet 采用写时复制机制，实现有序并发 Set。

队列（Queue）

ConcurrentLinkedQueue 是一个无界并发队列，使用链表存储元素，支持高效的并发访问。PriorityBlockingQueue 实现优先级队列，其中的元素按照优先级顺序出队。

最佳实践

使用并发容器类的最佳实践包括：

始终使用并发容器类的并发实现，例如 CopyOnWriteArrayList 和 ConcurrentHashMap。
尽量避免对并发容器进行并发修改，因为这可能导致数据不一致。
如果需要进行并发修改，请使用 synchronized 或 java.util.concurrent.locks.Lock 进行同步。

限制

需要注意以下限制：

CopyOnWriteArrayList 在写入操作频繁的情况下可能效率较低。
ConcurrentHashMap 不支持 null 值。
PriorityBlockingQueue 仅适用于元素可比较的场景。

代码示例

以下是使用 CopyOnWriteArrayList 的示例代码：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class Example {

    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

        // 并发添加元素
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                list.add("Element " + i);
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                list.add("Element " + i);
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        // 主线程等待线程完成
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 打印列表中的元素
        for (String element : list) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}