摘要：一同步容器常用的一些容器例如都不是線程安全的，最簡單的將這些容器變?yōu)榫€程安全的方式，是給這些容器所有的方法都加上關鍵字。為了降低哈希沖突的成本，在鏈表長度超過時，將鏈表轉換為紅黑樹。
一、同步容器
常用的一些容器例如 ArrayList、HashMap、都不是線程安全的，最簡單的將這些容器變?yōu)榫€程安全的方式，是給這些容器所有的方法都加上 synchronized 關鍵字。
Java 的 Collections 中實現(xiàn)了這些同步容器：
簡單的使用如下：
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
同步容器雖然簡單，但是相應的效率較低，因為鎖的粒度較大。
循環(huán)遍歷同步容器
如果在遍歷同步容器的時候，組合了多個方法，這會可能會存在競態(tài)條件，仍然不是線程安全的。解決的辦法便是對容器加鎖。例如下面這樣：
public static void main(String[] args) {
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
//省略添加數(shù)據(jù)的操作
String[] str = new String[list.size()];
int k = 0;
synchronized (list){
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
str[k ++] = iterator.next();
}
}
}
二、并發(fā)容器
Java 中還提供了一系列并發(fā)容器，相比于同步容器，其性能更好。并發(fā)容器共分為了四類：List、Map、Set、Queue。
1. List
List 中一個最主要的實現(xiàn)類是 CopyOnWriteArrayList ，CopyOnWrite，即寫時復制，這樣的好處是讀操作是無鎖的。
其實現(xiàn)原理是內部維護了一個數(shù)組，內部變量 array 指向了這個數(shù)組。需要寫時，并不是在原數(shù)組上操作，而是將數(shù)組復制一份，在拷貝的數(shù)組中進行寫。完成后，將 array 指向新的數(shù)組。這樣一來，讀寫之間不互斥，效率得到了很大的提升。
需要注意的是 CopyOnWriteArrayList 適用于讀多寫少的場景，并且需要接受讀寫的暫時不一致，因為在寫的時候，并行的讀操作可能并不能馬上看到寫的結果。
2. Map
Map 的兩個主要實現(xiàn)類是 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap，兩者主要的區(qū)別是：前者是無序的，后者是有序的。
2.1 ConcurrentHashMap
在 Java 1.7 中，ConcurrentHashMap 的實現(xiàn)使用的是分段鎖技術，其內部主要的數(shù)據(jù)結構是 Segment 和 HashEntry，ConcurrentHashMap 包含了一個 Segment 數(shù)組，每個 Segment 又包含一個 HashEntry 數(shù)組，每個 HashEntry 是一個存儲數(shù)據(jù)的鏈表結構。
其中 Segment 繼承了 ReentrantLock，每個 Segment 都有對應的鎖，需要修改數(shù)據(jù)的時候，需要獲取這把鎖。修改不同的 Segment 數(shù)據(jù)，則完全可以并行，效率得到了提升。示意圖如下：
Java 1.8 又對 ConcurrentHashMap 做了較大的改進，放棄了分段鎖的技術。結構和 Java 1.8 中的 HashMap 類似，采用的是數(shù)組+鏈表/紅黑樹來實現(xiàn)。為了降低哈希沖突的成本，在鏈表長度超過 8 時，將鏈表轉換為紅黑樹。使用 CAS 和 synchronized 解決并發(fā)問題，鎖住鏈表或者紅黑樹的頭節(jié)點，只要沒有哈希沖突，則不會出現(xiàn)并發(fā)問題。示意圖如下：
2.2 ConcurrentSkipListMap
ConcurrentSkipListMap 保證有序的主要原因是，底層使用的是跳表這種數(shù)據(jù)結構，關于跳表的介紹，你可以查看數(shù)據(jù)結構中的內容。
3. Set
Set 的兩個實現(xiàn)是 CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentSkipListSet。
和前面說到的 CopyOnWriteArrayList 、ConcurrentSkipListMap 實現(xiàn)的原理類似。
4. Queue
隊列可以從兩方面進行分類：
單端和雙端：單端隊列指的是只能在隊首出隊，隊尾出隊，而雙端隊列指的是隊首和隊尾均可入隊和出隊。
阻塞和非阻塞：阻塞隊列指的是，當隊列滿的時候，入隊列阻塞；當隊列空的時候，出隊列阻塞。
Java 中，單端隊列使用 queue 標識，雙端隊列使用 deque 標識。
4.1 單端阻塞隊列
常用的實現(xiàn)類有：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityQueue。
4.2 單端非阻塞隊列
其實現(xiàn)類是 ConcurrentLinkedQueue
4.3 雙端阻塞隊列
其實現(xiàn)類是 LinkedBlockingDeque
4.4 雙端非阻塞隊列
其實現(xiàn)類是 ConcurrentLinkedDeque
使用其實都非常地簡單，就是入隊出隊之類的操作，這里不再贅述了。
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