(五)并发编程之容器类
java.util.ConcurrentModificationException标题的错误是由于多线程并发争抢修改导致的,在并发编程中使用线程不安全的容器导致的下面晒出导致错误的例子:package com.bestqiang.thread.Collections;import java.util.List;import java.util.UUID;import java.ut...
java.util.ConcurrentModificationException
标题的错误是由于多线程并发争抢修改导致的,在并发编程中使用线程不安全的容器导致的
下面晒出导致错误的例子:
package com.bestqiang.thread.Collections;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class ContainerNotSafeDemo {
/**
* 笔记
* 写时复制 copyOnWrite 容器即写时复制的容器 往容器添加元素的时候,不直接往当前容器object[]添加,而是先将当前容器object[]进行
* copy 复制出一个新的object[] newElements 然后向新容器object[] newElements 里面添加元素 添加元素后,
* 再将原容器的引用指向新的容器 setArray(newElements);
* 这样的好处是可以对copyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁 因为当前容器不会添加任何元素.所以copyOnwrite容器也是一种
* 读写分离的思想,读和写不同的容器.
* public boolean add(E e) {
* final ReentrantLock lock = this.lock;
* lock.lock();
* try {
* Object[] elements = getArray();
* int len = elements.length;
* Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
* newElements[len] = e;
* setArray(newElements);
* return true;
* } finally {
* lock.unlock();
* }
* }
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
// List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 30; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(1, 8));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
/**
* 1.故障现象
* java.util.ConcurrentModificationException
* 2.导致原因
* 并发争抢修改导致
* 3.解决方案
* 3.1 new Vector<>()
* 3.2 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
* 3.3 new CopyOnWriteArrayList<>();
* 4.优化建议
*/
}
}
由于使用了线程不安全的集合容器ArrayList()发生上面的错误,有三个解决办法:
- new Vector<>()
- Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
- new CopyOnWriteArrayList<>();
写时复制 copyOnWrite 容器即写时复制的容器 往容器添加元素的时候,不直接往当前容器object[]添加,而是先将当前容器object[]进行copy 复制出一个新的object[] newElements 然后向新容器object[] newElements 里面添加元素 添加元素后,再将原容器的引用指向新的容器 setArray(newElements);这样的好处是可以对copyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁 因为当前容器不会添加任何元素.所以copyOnwrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器.
限制不可以使用vector和Collections工具类解决方案:
- List线程copyOnWriteArrayList
- set线程CopyOnwriteHashSet
- map线程ConcurrentHashMap
Map容器
在Map类中,提供两种线程安全容器。
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java.util.Hashtable
Hashtable和HashMap类似,都是散列表,存储键值对映射。主要区别在于Hashtable是线程安全的。当我们查看Hashtable源码的时候,可以看到Hashtable的方法都是通过synchronized来进行方法层次的同步,以达到线程安全的作用。 -
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是性能更好的散列表。在兼顾线程安全的同时,相对于Hashtable,在效率上有很大的提高。我们可以猜想,Hashtable的线程安全实现是对方法进行synchronized,很明显可以通过其他并发方式,如ReentrantLock进行优化。而ConcurrentHashMap正是采用了ReentrantLock。运用锁分离技术,即在代码块上加锁,而不是方法上加。同时ConcurrentHashMap的一个特色是允许多个修改并发操作。这就有意思了,我们知道一般写都是互斥的,为什么这个还能多个同时写呢?那是因为ConcurrentHashMap采用了内部使用段机制,将ConcurrentHashMap分成了很多小段。只要不在一个小段上写就可以并发写。
Collection容器
Collection部分主要是运用的CopyOnWrite机制,即写时复制机制。从字面上就能理解什么意思,就是当我们往一个容器里添加元素的时候,先对这个容器进行一次复制,对副本进行写操作。写操作结束后,将原容器的引用指向新副本容器,就完成了写的刷新。
从它的实现原理,我们可以看出这种机制是存在缺点的。
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内存占用:毫无疑问,每次写时需要首先复制一遍原容器,假如复制了很多,或者本身原容器就比较大,那么肯定会占用很多内存。可以采用压缩容器中的元素来防止内存消耗过大。
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数据一致性问题:当我们在副本中进行写操组时,只能在最终结束后使数据同步,不能实时同步
可以看到,这种机制适用于读操作多,写操作少的应用场景。
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java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList
Collection类的线程安全容器主要都是利用的ReentrantLock实现的线程安全,CopyOnWriteArrayList也不例外。在并发写的时候,需要获取lock。读的时候不需要进行lock -
java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet
CopyOnWriteArraySet的实现就是基于CopyOnWriteArrayList实现的,采用的装饰器进行实现。二者的区别和List和Set的区别一样。 -
Vector
一般我们都不用Vector了,不过它确实也是线程安全的。相对于其他容器,能够提供随机访问功能。
StringBuffer和StringBuilder
我们知道,String在进行+操作的时候,原生的String会重新新建一个String对象来完成字符串拼接,明显这种操作多了的话会加重服务器负担。因此我们需要的时候就会用StringBuffer和StringBuilder。这二者有什么区别呢?
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StringBuffer是线程安全的,StringBuilder不是。从StringBuffer的源码可以看到,它采用的是对方法进行 synchronized实现的同步。但是加了同步机制,肯定会对性能有一定影响。
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高并发情况下,对数据安全有需求,则用StringBuffer,否则用StringBuilder
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