JAVA并发容器有哪些

本文主要介绍“什么是JAVA并发容器？”在日常操作中，相信很多人对JAVA并发容器存在哪些问题有疑问。边肖查阅了各种资料，整理出简单易用的操作方法，希望能帮助大家解答“什么是JAVA并发容器”的疑惑接下来，请和边肖一起学习！

ConcurrentHashMap 并发版HashMap

是最常见的并发容器之一，可以在并发场景中用作缓存。底层仍然是哈希表，但是在JAVA 8中有了很大的变化，JAVA 7和JAVA 8都使用了更多的版本，所以我们经常比较这两个版本的实现方法(比如在访谈中)。

一个很大的区别是，在JAVA 7中，使用分段锁来减少锁竞争，而在JAVA 8中，分段锁被放弃，使用CAS(一种乐观锁)。同时，为了防止哈希冲突退化为链表(冲突时会在这个位置生成一个链表，哈希值相同的对象会链接在一起)，链表长度达到阈值(8)后会转化为红黑树(相比链表，树的查询效率更稳定)。

00-1010并发版本ArrayList，底层结构也是一个数组，与ArrayList的不同之处在于，在添加和删除元素时，会创建一个新的数组，在新数组中添加或排除指定的对象，最后新数组会替换原来的数组。

适用场景：因为读操作没有被锁定，写(添加、删除、更改)操作被锁定，适合多读少写的场景。

限制：因为读取时没有锁(读取效率高，就像普通的ArrayList一样)，读取的是当前的副本，所以可能会读取脏数据。如果你介意，我不推荐。

看看源代码，感受一下：

publicclassCopyOnWriteArrayListE

实现序列，随机访问，可克隆，java.io.Serializable

finalttransententrantloclock=new recentrantlock()；

privatettransienvolatileobject[]数组；

//添加带锁的元素

public booleanad(Ee){ 0

finallyentrantrocklock=this . lock；

lock . lock()；//修改时锁定，确保并发安全。

尝试{

object[]elements=GetArray()；//当前数组

intlen=elements.length

object[]new elements=arrays . copy of(elements，len 1)；//创建一个新数组，比旧数组大一个空间。

new ElEMENTs[len]=e；//将要添加的元素放入新数组中。

集合数组(NewElements)；//用新数组替换原始数组。

returntrue

（=NationalBureauofStandards）国家标准局

p;} finally {
            lock.unlock(); // 解锁
        }
    }
    // 读元素，不加锁，因此可能读取到旧数据
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
}

CopyOnWriteArraySet 并发Set

基于CopyOnWriteArrayList实现（内含一个CopyOnWriteArrayList成员变量），也就是说底层是一个数组，意味着每次add都要遍历整个集合才能知道是否存在，不存在时需要插入（加锁）。

适用场景：在CopyOnWriteArrayList适用场景下加一个，集合别太大（全部遍历伤不起）。

ConcurrentLinkedQueue 并发队列(基于链表) 并发Set

基于链表实现的并发队列，使用乐观锁(CAS)保证线程安全。因为数据结构是链表，所以理论上是没有队列大小限制的，也就是说添加数据一定能成功。

ConcurrentLinkedDeque 并发队列(基于双向链表)

基于双向链表实现的并发队列，可以分别对头尾进行操作，因此除了先进先出(FIFO)，也可以先进后出（FILO），当然先进后出的话应该叫它栈了。

ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并发Map

SkipList即跳表，跳表是一种空间换时间的数据结构，通过冗余数据，将链表一层一层索引，达到类似二分查找的效果

ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并发Set

类似HashSet和HashMap的关系，ConcurrentSkipListSet里面就是一个ConcurrentSkipListMap，就不细说了。

ArrayBlockingQueue 阻塞队列(基于数组)

基于数组实现的可阻塞队列，构造时必须制定数组大小，往里面放东西时如果数组满了便会阻塞直到有位置（也支持直接返回和超时等待），通过一个锁ReentrantLock保证线程安全。

用offer操作举个例子：

public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E>
        implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable {
    /**
     * 读写共用此锁，线程间通过下面两个Condition通信
     * 这两个Condition和lock有紧密联系（就是lock的方法生成的）
     * 类似Object的wait/notify
     */
    final ReentrantLock lock;
    /** 队列不为空的信号，取数据的线程需要关注 */
    private final Condition notEmpty;
    /** 队列没满的信号，写数据的线程需要关注 */
    private final Condition notFull;
    // 一直阻塞直到有东西可以拿出来
    public E take() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            while (count == 0)
                notEmpty.await();
            return dequeue();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    // 在尾部插入一个元素，队列已满时等待指定时间，如果还是不能插入则返回
    public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        checkNotNull(e);
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly(); // 锁住
        try {
            // 循环等待直到队列有空闲
            while (count == items.length) {
                if (nanos <= 0)
                    return false;// 等待超时，返回
                // 暂时放出锁，等待一段时间（可能被提前唤醒并抢到锁，所以需要循环判断条件）
                // 这段时间可能其他线程取走了元素，这样就有机会插入了
                nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
            }
            enqueue(e);//插入一个元素
            return true;
        } finally {
            lock.unlock(); //解锁
        }
    }

乍一看会有点疑惑，读和写都是同一个锁，那要是空的时候正好一个读线程来了不会一直阻塞吗？

答案就在notEmpty、notFull里，这两个出自lock的小东西让锁有了类似synchronized + wait + notify的功能。传送门 → 终于搞懂了sleep/wait/notify/notifyAll

LinkedBlockingQueue 阻塞队列(基于链表)

基于链表实现的阻塞队列，想比与不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一个容量限制，如果不设置默认为int最大值。

LinkedBlockingDeque 阻塞队列(基于双向链表)

类似LinkedBlockingQueue，但提供了双向链表特有的操作。

PriorityBlockingQueue 线程安全的优先队列

构造时可以传入一个比较器，可以看做放进去的元素会被排序，然后读取的时候按顺序消费。某些低优先级的元素可能长期无法被消费，因为不断有更高优先级的元素进来。

SynchronousQueue 数据同步交换的队列

一个虚假的队列，因为它实际上没有真正用于存储元素的空间，每个插入操作都必须有对应的取出操作，没取出时无法继续放入。

一个简单的例子感受一下：

import java.util.concurrent.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronousQueue<Integer> queue = new SynchronousQueue<>();
        new Thread(() -> {
            try {
                // 没有休息，疯狂写入
                for (int i = 0; ; i++) {
                    System.out.println("放入: " + i);
                    queue.put(i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            try {
                // 咸鱼模式取数据
                while (true) {
                    System.out.println("取出: " + queue.take());
                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 2000));
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}
/* 输出:
放入: 0
取出: 0
放入: 1
取出: 1
放入: 2
取出: 2
放入: 3
取出: 3
*/

可以看到，写入的线程没有任何sleep，可以说是全力往队列放东西，而读取的线程又很不积极，读一个又sleep一会。输出的结果却是读写操作成对出现。

JAVA中一个使用场景就是Executors.newCachedThreadPool()，创建一个缓存线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(
        0, // 核心线程为0，没用的线程都被无情抛弃
        Integer.MAX_VALUE, // 最大线程数理论上是无限了，还没到这个值机器资源就被掏空了
        60L, TimeUnit.SECONDS, // 闲置线程60秒后销毁
        new SynchronousQueue<Runnable>()); // offer时如果没有空闲线程取出任务，则会失败，线程池就会新建一个线程
}

LinkedTransferQueue 基于链表的数据交换队列

实现了接口TransferQueue，通过transfer方法放入元素时，如果发现有线程在阻塞在取元素，会直接把这个元素给等待线程。如果没有人等着消费，那么会把这个元素放到队列尾部，并且此方法阻塞直到有人读取这个元素。和SynchronousQueue有点像，但比它更强大。

DelayQueue 延时队列

可以使放入队列的元素在指定的延时后才被消费者取出，元素需要实现Delayed接口。

到此，关于“JAVA并发容器有哪些”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！