Java并发包中常用类小结(一)

从JDK1.5以后，Java为我们引入了一个并发包，用于解决实际开发中经常用到的并发问题，那我们今天就来简单看一下相关的一些常见类的使用情况。

1、ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap其实就是线程安全版本的hashMap。前面我们知道HashMap是以链表的形式存放hash冲突的数据，以数组形式存放HashEntry等hash出来不一致的数据。为了保证容器的数据一致性，需要加锁。HashMap的实现方式是，只有put和remove的时候会引发数据的不一致，那为了保证数据的一致性，我在put和remove的时候进行加锁操作。但是随之而来的是性能问题，因为key-value形式的数据，读写频繁是很正常的，也就意味着我有大量数据做读写操作时会引发长时间的等待。为了解决这个问题，Java并发包问我们提供了新的思路。在每一个HashEntry上加一把锁，对于hash冲突的数据，因为采用链表存储，公用一把锁。这样我才在做不同hash数值的数据时，则是在不同的锁环境下执行，基本上是互不干扰的。在最好情况下，可以保证16个线程同时进行无阻塞的操作（HashMap的默认HashEntry是16，亦即默认的数组大小是16）。

那ConcurrentHashMap是如何保证数据操作的一致性呢？对于数据元素的大小，ConcurrentHashMap将对应数组（HashEntry的长度）的变量为voliate类型的，也就是任何HashEntry发生变更，所有的地方都会知道数据的大小。对于元素，如何保证我取出的元素的next不发生变更呢？（HashEntry中的数据采用链表存储，当读取数据的时候可能又发生了变更），这一点，ConcurrentHashMap采取了最简单的做法，hash值、key和next取出后都为final类型的，其next等数据永远不会发生变更。

另外ConcurrentHashMap采用的锁结构是将读和写分开的，大大的提升了性能，下面我们来看一下两者之间的性能差。

 

由于数据比较密集，我们分开来看一下

相关数据如下：

分析表	元素个数	10			100			1000			10000
线程数	容器类别	增加	删除	查找	增加	删除	查找	增加	删除	查找	增加	删除	查找
1	HashMap	2805	1743	1520	3004	1726	1579	1995	1846	1528	2032	1787	1501
	ConcurrentHashMap	4947	2010	1699	5292	2005	1661	2322	1842	1243	2351	2113	1541
10	HashMap	29814	36539	28076	31180	55178	38156	31217	36756	31785	33314	30497	26488
	ConcurrentHashMap	18364	22086	8064	21420	22805	9932	20164	20875	7800	19383	19483	10254
50	HashMap	233674	193918	230404	205577	221995	213651	343005	318603	343153	249921	229954	234555
	ConcurrentHashMap	131573	98534	16778	152609	96412	24233	123199	108388	20156	134971	122927	18799
100	HashMap	313442	309336	302591	332389	314167	296360	343005	318603	343153	329171	352704	354593
	ConcurrentHashMap	161866	122582	21369	141274	114333	21875	116758	97985	24098	140902	120459	18766

（神马情况 数据看不到了 弄一个图吧）

我们可以看到，在单线程下，ConcurrentHashMap的综合性能略低于HashMap，但是随着线程的增长，ConcurrentHashMap的优势就明显提现出来了，尤其是查找元素的性能。因此并发情况下，ConcurrentHashMap是代替HashMap的一个不错的选择。

2、CopyOnWriteArrayList

同样的，CopyOnWriteArrayList是线程安全版本的ArrayList。和ArrayList不同的是，CopyOnWriteArrayList默认是创建了一个大小为0的容器。通过ReentrantLock来保证线程安全。CopyOnWriteArrayList其实每次增加的时候，需要新创建一个比原来容量+1大小的数组，然后拷贝原来的元素到新的数组中，同时将新插入的元素放在最末端。然后切换引用。

针对CopyOnWriteArrayList，因为每次做插入和删除操作，都需要重新开辟空间和复制数组元素，因此对于插入和删除元素，CopyOnWriteArrayList的性能远远不如ArrayList，但是每次读取的时候，CopyOnWriteArrayList在不加锁的情况下直接锁定数据，会快很多（但是可能会引发脏读），对于迭代，CopyOnWriteArrayList会生成一个快照数组，因此当迭代过程中出现变化，快照数据没有变更，因此读到的数据也是不会变化的。在读多写少的环境下，CopyOnWriteArrayList的性能还是不错的。

3、CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet是基于CopyOnWriteArrayList实现的。但是CopyOnWriteArraySet鉴于不能插入重复数据，因此每次add的时候都要遍历数据，性能略低于CopyOnWriteArrayList。

4、ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是基于数组实现的一个线程安全的队列服务，其相关的功能前面我们已经用到过了，这里就不多提了。

5、Atomic类，如AtomicInteger、AtomicBoolean

我们来看以下对应的API文档

这种原子类是基于JDK的CAS的无阻塞操作，比我们写同步的效率要高多了哦。

对于Atomic类我们在后面的示例中也会很频繁的使用，这里也就不多介绍了。