前言

不考慮多線程并發的情況下，容器類一般使用ArrayList、HashMap等線程不安全的類，效率更高。在并發場景下，常會用到ConcurrentHashMap、ArrayBlockingQueue等線程安全的容器類，雖然犧牲了一些效率，但卻得到了安全。

上面提到的線程安全容器都在java.util.concurrent包下，這個包下并發容器不少，今天全部翻出來鼓搗一下。

僅做簡單介紹，后續再分別深入探索。

并發容器介紹

• ConcurrentHashMap：并發版HashMap
• CopyOnWriteArrayList：并發版ArrayList
• CopyOnWriteArraySet：并發Set
• ConcurrentLinkedQueue：并發隊列(基于鏈表)
• ConcurrentLinkedDeque：并發隊列(基于雙向鏈表)
• ConcurrentSkipListMap：基于跳表的并發Map
• ConcurrentSkipListSet：基于跳表的并發Set
• ArrayBlockingQueue：阻塞隊列(基于數組)
• LinkedBlockingQueue：阻塞隊列(基于鏈表)
• LinkedBlockingDeque：阻塞隊列(基于雙向鏈表)
• PriorityBlockingQueue：線程安全的優先隊列
• SynchronousQueue：讀寫成對的隊列
• LinkedTransferQueue：基于鏈表的數據交換隊列
• DelayQueue：延時隊列

1.ConcurrentHashMap 并發版HashMap

最常見的并發容器之一，可以用作并發場景下的緩存。底層依然是哈希表，但在JAVA 8中有了不小的改變，而JAVA 7和JAVA 8都是用的比較多的版本，因此經常會將這兩個版本的實現方式做一些比較(比如面試中)。

一個比較大的差異就是，JAVA 7中采用分段鎖來減少鎖的競爭，JAVA 8中放棄了分段鎖，采用CAS(一種樂觀鎖)，同時為了防止哈希沖突嚴重時退化成鏈表(沖突時會在該位置生成一個鏈表，哈希值相同的對象就鏈在一起)，會在鏈表長度達到閾值(8)后轉換成紅黑樹(比起鏈表，樹的查詢效率更穩定)。

2.CopyOnWriteArrayList 并發版ArrayList

并發版ArrayList，底層結構也是數組，和ArrayList不同之處在于：當新增和刪除元素時會創建一個新的數組，在新的數組中增加或者排除指定對象，最后用新增數組替換原來的數組。

適用場景：由于讀操作不加鎖，寫(增、刪、改)操作加鎖，因此適用于讀多寫少的場景。

局限：由于讀的時候不會加鎖(讀的效率高，就和普通ArrayList一樣)，讀取的當前副本，因此可能讀取到臟數據。如果介意，建議不用。

看看源碼感受下：

3.CopyOnWriteArraySet 并發Set

基于CopyOnWriteArrayList實現(內含一個CopyOnWriteArrayList成員變量)，也就是說底層是一個數組，意味著每次add都要遍歷整個集合才能知道是否存在，不存在時需要插入(加鎖)。

適用場景：在CopyOnWriteArrayList適用場景下加一個，集合別太大(全部遍歷傷不起)。

4.ConcurrentLinkedQueue 并發隊列(基于鏈表)

基于鏈表實現的并發隊列，使用樂觀鎖(CAS)保證線程安全。因為數據結構是鏈表，所以理論上是沒有隊列大小限制的，也就是說添加數據一定能成功。

5.ConcurrentLinkedDeque 并發隊列(基于雙向鏈表)

基于雙向鏈表實現的并發隊列，可以分別對頭尾進行操作，因此除了先進先出(FIFO)，也可以先進后出(FILO)，當然先進后出的話應該叫它棧了。

6.ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并發Map

SkipList即跳表，跳表是一種空間換時間的數據結構，通過冗余數據，將鏈表一層一層索引，達到類似二分查找的效果

7.ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并發Set

類似HashSet和HashMap的關系，ConcurrentSkipListSet里面就是一個ConcurrentSkipListMap，就不細說了。

8.ArrayBlockingQueue 阻塞隊列(基于數組)

基于數組實現的可阻塞隊列，構造時必須制定數組大小，往里面放東西時如果數組滿了便會阻塞直到有位置(也支持直接返回和超時等待)，通過一個鎖ReentrantLock保證線程安全。

乍一看會有點疑惑，讀和寫都是同一個鎖，那要是空的時候正好一個讀線程來了不會一直阻塞嗎?

答案就在notEmpty、notFull里，這兩個出自lock的小東西讓鎖有了類似synchronized + wait + notify的功能。傳送門 → 終于搞懂了

sleep/wait/notify/notifyAll

9.LinkedBlockingQueue 阻塞隊列(基于鏈表)

基于鏈表實現的阻塞隊列，想比與不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一個容量限制，如果不設置默認為int最大值。

10.LinkedBlockingDeque 阻塞隊列(基于雙向鏈表)

類似LinkedBlockingQueue，但提供了雙向鏈表特有的操作。

11.PriorityBlockingQueue 線程安全的優先隊列

構造時可以傳入一個比較器，可以看做放進去的元素會被排序，然后讀取的時候按順序消費。某些低優先級的元素可能長期無法被消費，因為不斷有更高優先級的元素進來。

12.SynchronousQueue 數據同步交換的隊列

一個虛假的隊列，因為它實際上沒有真正用于存儲元素的空間，每個插入操作都必須有對應的取出操作，沒取出時無法繼續放入。

可以看到，寫入的線程沒有任何sleep，可以說是全力往隊列放東西，而讀取的線程又很不積極，讀一個又sleep一會。輸出的結果卻是讀寫操作成對出現。

JAVA中一個使用場景就是

Executors.newCachedThreadPool()，創建一個緩存線程池。

13.LinkedTransferQueue 基于鏈表的數據交換隊列

實現了接口TransferQueue，通過transfer方法放入元素時，如果發現有線程在阻塞在取元素，會直接把這個元素給等待線程。如果沒有人等著消費，那么會把這個元素放到隊列尾部，并且此方法阻塞直到有人讀取這個元素。和SynchronousQueue有點像，但比它更強大。

14.DelayQueue 延時隊列

可以使放入隊列的元素在指定的延時后才被消費者取出，元素需要實現Delayed接口。

總結

上面簡單介紹了JAVA并發包下的一些容器類，知道有這些東西，遇到合適的場景時就能想起有個現成的東西可以用了。想要知其所以然，后續還得再深入探索一番。

作者：Java架構師追風

來源：簡書