并发容器 J.U.C

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CopyOnWriteArrayList(对应ArrayList)

  • CopyOnWriteArrayList使用了一种叫写时复制的方法,当有新元素添加到CopyOnWriteArrayList时,先从原有的数组中拷贝一份出来,然后在新的数组做写操作,写完之后,再将原来的数组引用指向到新数组。
  • CopyOnWriteArrayList的整个add操作都是在锁的保护下进行的。
    这样做是为了避免在多线程并发add的时候,复制出多个副本出来,把数据搞乱了,导致最终的数组数据不是我们期望的。
  • 通过上面的分析,CopyOnWriteArrayList 有几个缺点:
    1、由于写操作的时候,需要拷贝数组,会消耗内存,如果原数组的内容比较多的情况下,可能导致young gc或者full gc
    2、不能用于实时读的场景,像拷贝数组、新增元素都需要时间,所以调用一个set操作后,读取到数据可能还是旧的,虽然CopyOnWriteArrayList 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求.
package com.alan.concurrency.example.concurrent;

import com.alan.concurrency.annoations.NotThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;


@Slf4j
public class CopyOnWriteArrayListExample {



    //请求数1000
    public static int clientTotal = 5000;
    //同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    public static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();


    private static void update(){
        list.add(1);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //定义线程池ExecutorService接口
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //定义信号量,传入并发线程数 final修饰不允许重新赋值
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        //定义计数器闭锁。传入请求总数
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);

        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            //通过匿名内部类方式
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //semaphore控制并发数量
                        semaphore.acquire();
                        update();
                        semaphore.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        log.error("exception",e);
                    }
                    //每次执行计数器减掉一个
                    countDownLatch.countDown();
                }

            });

        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}",list.size());
    }
}

CopyOnWriteArraySet(对应HashSet) ConcurrentSkipListSet(对应TreeSet)

package com.alan.concurrency.example.concurrent;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Set;
import java.util.concurrent.*;


@Slf4j
public class CopyOnWriteHashSetExample {



    //请求数1000
    public static int clientTotal = 5000;
    //同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    public static Set<Integer> set = new CopyOnWriteArraySet<>();


    private static void update(int i){
        set.add(i);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //定义线程池ExecutorService接口
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //定义信号量,传入并发线程数 final修饰不允许重新赋值
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        //定义计数器闭锁。传入请求总数
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);

        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            //通过匿名内部类方式
              int count = i;
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //semaphore控制并发数量
                        semaphore.acquire();
                        update(count);
                        semaphore.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        log.error("exception",e);
                    }
                    //每次执行计数器减掉一个
                    countDownLatch.countDown();
                }

            });

        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", set.size());
    }
}

ConcurrentHashMap(对应HashMap) ConcurrentSkipListMap(对应TreeMap)

  • ConcurrentHashMap
    1、Java5中新增加的一个线程安全的Map集合,可以用来替代HashTable。对于ConcurrentHashMap是如何提高其效率的,
    2、它使用了多个锁代替HashTable中的单个锁,也就是锁分离技术(Lock Stripping)
package com.alan.concurrency.example.concurrent;

import com.alan.concurrency.annoations.NotThreadSafe;
import com.alan.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

@Slf4j
@ThreadSafe
public class ConcurrentHashMapExample {

    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    private static Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", map.size());
    }

    private static void update(int i) {
        map.put(i, i);
    }
}
  • ConcurrentSkipListMap
    1、TreeMap使用红黑树按照key的顺序(自然顺序、自定义顺序)来使得键值对有序存储,但是只能在单线程下安全使用;多线程下想要使键值对按照key的顺序来存储,则需要使用ConcurrentSkipListMap。
    2、ConcurrentSkipListMap的底层是通过跳表来实现的。跳表是一个链表,但是通过使用“跳跃式”查找的方式使得插入、读取数据时复杂度变成了O(logn)
package com.alan.concurrency.example.concurrent;

import com.alan.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

@Slf4j
@ThreadSafe
public class ConcurrentSkipListMapExample {

    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    private static Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentSkipListMap<>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", map.size());
    }

    private static void update(int i) {
        map.put(i, i);
    }
}
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