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2020
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并发集合和普通集合如何区别?

 

并发集合常见的有ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentLinkedDeque等。并发集合位于java.util.concurrent包下,是jdk1.5之后才有的,在 java 中有普通集合、同步(线程安全)的集合、并发集合。

 

普通集合通常性能最高,但是不保证多线程的安全性和并发的可靠性。线程安全集合仅仅是给集合添加了 synchronized 同步锁,严重牺牲了性能,而且对并发的效率就更低了,并发集合则通过复杂的策略不仅保证了多线程的安全又提高的并发时的效率。

 

参考阅读:ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 的实现,默认构造同样有 initialCapacity 和 loadFactor 属性, 不过还多了一个 concurrencyLevel 属性,三属性默认值分别为 16、0.75 及 16。其内部使用锁分段技术,维持这锁Segment 的数组,在 Segment 数组中又存放着 Entity[]数组,内部 hash 算法将数据较均匀分布在不同锁中。put 操作:并没有在此方法上加上 synchronized,首先对 key.hashcode 进行 hash 操作,得到 key 的 hash 值。hash 操作的算法和map 也不同,根据此hash 值计算并获取其对应的数组中的Segment 对象(继承自ReentrantLock),接着调用此 Segment 对象的 put 方法来完成当前操作。ConcurrentHashMap 基于 concurrencyLevel 划分出了多个 Segment 来对 key-value 进行存储,从而避免每次 put 操作都得锁住整个数组。在默认的情况下,最佳情况时可允许 16 个线程并发无阻塞的操作集合对象,尽可能地减少并发时的阻塞现象。get(key)首先对 key.hashCode 进行 hash 操作,基于其值找到对应的 Segment 对象,调用其 get 方法完成当前操作。而 Segment 的 get 操作首先通过 hash 值和对象数组大小减1的值进行按位与操作来获取数组上对应位置的HashEntry。在这个步骤中,可能会因为对象数组大小的改变,以及数组上对应位置的 HashEntry 产生不一致性,那么 ConcurrentHashMap 是如何保证的?对象数组大小的改变只有在 put 操作时有可能发生,由于 HashEntry 对象数组对应的变量是 volatile 类型的,因此可以保证如 HashEntry 对象数组大小发生改变,读操作可看到最新的对象数组大小。在获取到了 HashEntry 对象后,怎么能保证它及其 next 属性构成的链表上的对象不会改变呢?这点ConcurrentHashMap 采用了一个简单的方式,即 HashEntry 对象中的 hash、key、next 属性都是 final 的,这也就意味着没办法插入一个 HashEntry 对象到基于 next 属性构成的链表中间或末尾。这样就可以保证当获取到 HashEntry 对象后,其基于 next 属性构建的链表是不会发生变化的。ConcurrentHashMap 默认情况下采用将数据分为 16 个段进行存储,并且 16 个段分别持有各自不同的锁Segment,锁仅用于 put 和 remove 等改变集合对象的操作,基于 volatile 及 HashEntry 链表的不变性实现了读取的不加锁。这些方式使得 ConcurrentHashMap 能够保持极好的并发支持,尤其是对于读远比插入和删除频繁的 Map 而言,而它采用的这些方法也可谓是对于 Java 内存模型、并发机制深刻掌握的体现。

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