线程安全的使用ArrayList和HashMap
前言
如果你看过源码,那么你肯定知道ArrayList和HashMap是线程不安全的,它们二者都采用了fast-fail机制。但之前小组考核的时候,学长问了我如何线程安全的使用HashMap,那时候确实直接呆滞了,话不多说,那么如何线程安全的实现二者呢?
线程安全使用ArrayList
Vector容器
对于Vector来说,它的实现方法几乎和ArrayList一模一样,唯一不同的就是Vector在每个方法前加入了synchronized关键字,对方法加入了重锁。当然Vector现在已经被弃用了。
SynchronizedList
它能把所有 List 接口的实现类转换成线程安全的List,比 Vector 有更好的扩展性和兼容性,SynchronizedList的构造方法如下:
final List<E> list;SynchronizedList(List<E> list) {super(list);this.list = list;
}
SynchronizedList的部分方法源码如下:
public E get(int index) {synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}
public E set(int index, E element) {synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}
public void add(int index, E element) {synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}
很可惜,它所有方法都是带同步对象锁的,和 Vector 一样,它不是性能最优的。即使你能说到这里,面试官还会继续往下追问,比如在读多写少的情况,SynchronizedList这种集合性能非常差,还有没有更合适的方案?
介绍两个并发包里面的并发集合类:
java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList
java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet
CopyOnWrite集合类也就这两个,Java 1.5 开始加入,你要能说得上这两个才能让面试官信服。
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWrite(简称:COW):即复制再写入,就是在添加元素的时候,先把原 List 列表复制一份,再添加新的元素。
先来看下它的 add 方法源码:
public boolean add(E e) {// 加锁final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {// 获取原始集合Object[] elements = getArray();int len = elements.length;// 复制一个新集合Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);newElements[len] = e;// 替换原始集合为新集合setArray(newElements);return true;} finally {// 释放锁lock.unlock();}
}
添加元素时,先加锁,再进行复制替换操作,最后再释放锁。
再来看下它的 get 方法源码:
private E get(Object[] a, int index) {return (E) a[index];
}public E get(int index) {return get(getArray(), index);
}
可以看到,获取元素并没有加锁。
这样做的好处是,在高并发情况下,读取元素时就不用加锁,写数据时才加锁,大大提升了读取性能。
只适合于读多写少的情况,如果写多读少,使用这个就没意义了,因为每次写操作都要进行集合内存复制,性能开销很大,如果集合较大,很容易造成内存溢出。
线程安全的使用HashMap
HashTable
- Map<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
- HashTable使用synchronized来保证线程安全的,所有线程竞争同一把锁,效率低
ConcurrentHashMap
- Map<String, String> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
- 使用锁分段技术:它包含一个segment数组,将数据分段存储,给每一段数据配一把锁,效率高
- Java8中使用CAS算法
SynchronizedMap
Map<String, String> synchronizedHashMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, String>());
调用synchronizedMap()方法后会返回一个SynchronizedMap类的对象,而在SynchronizedMap类中使用了synchronized同步关键字来保证对Map的操作是安全的。
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