Java集合框架的线程安全

合集下载

hashset线程安全吗

hashset线程安全吗

hashset线程安全吗HashSet是Java集合框架中的一种数据结构,它实现了Set接口,可以用来存储不重复的元素。

在多线程环境下,我们需要考虑HashSet的线程安全性,即在多个线程同时访问HashSet时是否会出现数据不一致的情况。

本文将就HashSet的线程安全性展开讨论。

首先,我们需要了解HashSet的内部实现。

HashSet基于HashMap实现,它使用HashMap的key来存储元素,而value则使用一个固定的Object对象。

在HashSet中,元素的存储是无序的,它不保证元素的顺序,也不保证元素的存储位置。

在单线程环境下,HashSet是非线程安全的,即在多个线程同时访问HashSet 时,可能会出现数据不一致的情况。

针对HashSet的线程安全性问题,我们可以采取以下几种方式进行解决:1. 使用Collections.synchronizedSet方法将HashSet转换为线程安全的Set。

这种方式可以通过对HashSet进行包装,使得它具有线程安全的特性。

但是需要注意的是,虽然这种方式可以保证线程安全,但在多线程环境下性能较差。

2. 使用ConcurrentHashMap代替HashSet。

ConcurrentHashMap是Java集合框架中提供的线程安全的HashMap实现,它采用了分段锁的机制,可以在一定程度上提高并发性能。

通过使用ConcurrentHashMap,我们可以避免HashSet的线程安全性问题,并且不会带来太大的性能损失。

3. 使用CopyOnWriteArraySet代替HashSet。

CopyOnWriteArraySet是Java并发包中提供的线程安全Set实现,它基于CopyOnWriteArrayList实现,通过在写操作时复制一份新的数组来实现线程安全。

使用CopyOnWriteArraySet可以避免HashSet的线程安全性问题,并且在读操作上具有较好的性能表现。

Java集合和Apache-Commons-Collections的线程安全性机制

Java集合和Apache-Commons-Collections的线程安全性机制

Java集合和Apache-Commons-Collections的线程安全性机制JDK中线程安全的类包括:Vector:与ArrayList最⼤的差别就是线程安全Stack:线程安全,不常使⽤;推荐使⽤Deque接⼝的ArrayDeque实现类Hashtable:相对HashMap⽽⾔,线程安全我所知道的上⾯三个类线程安全,其它的⼤部分都是线程不安全的。

⽐较意外的是,常⽤的List、Map、Set等都是线程不安全的,不常⽤的反⽽线程安全。

PS: enum 类实现了 Enumeration接⼝,有⼈说它是线程安全的,其实不是。

Apache Commons-Collections中⼤部分集合类的实现都是线程不安全的,我们在使⽤这些集合的时候,为需要同步的⽅法体加上synchronized关键字,可以保证线程安全。

Commons-Collections使⽤了Java的集合synchronization机制,我们可以使⽤jdk中Collections⼯具类将线程不安全的集合包装成线程安全的集合。

Collections中的synchronizedXXX(Collection<T> c)⽅法,返回⼀个以原集合为基础的线程安全的集合。

当对返回的集合进⾏遍历时,需要⼿动加上synchronized,否则将会线程不安全。

⽰例代码:1: Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<String>());2:synchronized(set) {3: Iterator<String> i = set.iterator(); //⼀定要放在synchronized代码块中4:while(i.hasNext()) {5: i.next();6: }。

java中线程安全的集合

java中线程安全的集合

java中线程安全的集合⼀、CopyOnWriteArrayList迭代的同时进⾏修改会发⽣ConcurrentModificationException异常,推荐使⽤CopyOnWriteArrayList List<RtuTagAct> rtuTagActList = entry.getValue();for (RtuTagAct rtuTagAct:rtuTagActList) {if (rtuTagAct.getTagKey().equals(pushKey)) {rtuTagActList.remove(rtuTagAct);}}下⾯是修改后的实现List<RtuTagAct> rtuTagActList0 = entry.getValue();List<RtuTagAct> rtuTagActList = new CopyOnWriteArrayList<>(rtuTagActList0);for (RtuTagAct rtuTagAct:rtuTagActList) {if (rtuTagAct.getTagKey().equals(pushKey)) {rtuTagActList.remove(rtuTagAct);}}⼆、ConcurrentHashMap并发时修改Map,推荐使⽤ConcurrentHashMap,不然可能发⽣不可预料的后果⽐如如下实现,算出的数据根本就是错误的Map<String, Double> result = new HashMap<>();atIdList.forEach(meterId -> {Double now = rtValueMap.get(meterId);Double node = hiveRTValueMap.get(meterId);double todayValue = ArithUtils.sub(now, node);result.put(meterId, todayValue);}});采⽤如下修改后的代码,果然就没问题了Map<String, Double> result = new ConcurrentHashMap<>();atIdList.forEach(meterId -> {Double now = rtValueMap.get(meterId);Double node = hiveRTValueMap.get(meterId);double todayValue = ArithUtils.sub(now, node);result.put(meterId, todayValue);}});三、其他interface non-thread-safe thread-safeList ArrayList CopyOnWriteArrayListMap HashMap ConcurrentHashMapSet HashSet / TreeSet CopyOnWriteArraySetQueue ArrayDeque / LinkedList ArrayBlockingQueue / LinkedBlockingQueueDeque ArrayDeque / LinkedList LinkedBlockingDeque。

线程安全的集合有哪些

线程安全的集合有哪些

线程安全的集合有哪些在多线程编程中,线程安全的集合是非常重要的。

线程安全的集合可以保证在多个线程同时访问的情况下,不会出现数据不一致的问题。

在实际的开发中,我们经常会遇到需要在多线程环境下使用集合的情况,因此了解线程安全的集合有哪些,以及它们的特点和适用场景是非常有必要的。

1. ConcurrentHashMap。

ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现,它采用了锁分段技术来保证线程安全。

在ConcurrentHashMap中,整个哈希表被分为多个段,每个段都有一个独立的锁。

这样在多线程访问的时候,只需要锁住对应的段,而不是锁住整个哈希表,可以大大提高并发访问的性能。

ConcurrentHashMap适用于多线程并发读写的场景,它能够保证在多线程环境下的读写操作都是线程安全的。

在实际应用中,ConcurrentHashMap经常被用来替代Hashtable,因为它的性能更好。

2. CopyOnWriteArrayList。

CopyOnWriteArrayList是Java中线程安全的动态数组实现,它的线程安全是通过“写入时复制”来实现的。

在CopyOnWriteArrayList中,每次对集合的修改操作(添加、删除元素)都会创建一个新的数组,这样可以避免多个线程同时修改集合时出现的并发问题。

CopyOnWriteArrayList适用于读操作远远多于写操作的场景,因为每次写操作都会创建一个新的数组,所以写操作的性能比较低。

但是在读操作非常频繁的情况下,CopyOnWriteArrayList能够提供较好的性能和线程安全保障。

3. ConcurrentLinkedQueue。

ConcurrentLinkedQueue是Java中线程安全的队列实现,它采用了无锁的并发算法来保证线程安全。

在ConcurrentLinkedQueue中,每个节点都包含了指向下一个节点的引用,这样在多线程环境下,可以通过CAS(Compare and Swap)操作来实现并发访问。

synchronizedlist使用

synchronizedlist使用

synchronizedlist使用synchronizedList是Java集合框架中提供的一种线程安全的List实现。

在多线程环境下,通过使用synchronizedList,我们可以确保对List的操作是同步的,从而避免出现线程安全问题。

synchronizedList的使用方法非常简单。

我们只需要调用Collections类的synchronizedList方法,将需要同步的List作为参数传入即可。

下面是一个示例代码:javaList<String> list = new ArrayList<>();List<String> synchronizedList =Collections.synchronizedList(list);通过这样的方式,我们就创建了一个线程安全的List对象synchronizedList。

在多线程环境下,我们可以通过synchronizedList来进行并发操作,而无需担心线程安全问题。

synchronizedList的实现原理是通过在每个方法上加上synchronized关键字来实现同步。

这意味着每次只有一个线程能够同时执行synchronizedList的方法,从而保证了线程安全。

需要注意的是,虽然synchronizedList可以确保线程安全,但是在高并发的情况下,它的性能可能会受到影响。

因为每个方法都需要获取对象锁,这会导致其他线程需要等待,从而降低了并发性能。

因此,在性能要求较高的场景下,我们可以考虑使用其他更高效的线程安全集合类,如ConcurrentLinkedQueue。

除了使用synchronizedList外,我们还可以使用其他方式来实现线程安全的List。

例如,我们可以使用CopyOnWriteArrayList类,它通过在每次修改操作时创建一个新的副本来实现线程安全。

这种方式适用于读操作频繁、写操作较少的场景。

java中的线程安全队列

java中的线程安全队列

java中的线程安全队列在并发编程中,有时候需要使⽤线程安全的队列,如果要实现⼀个线程安全的队列有两种实现⽅式:阻塞算法、⾮阻塞算法。

使⽤阻塞算法的队列可以⽤⼀个锁(出⼊队列⽤同⼀把锁),或两个锁(⼊队和出队⽤不同的锁),⾮阻塞的实现⽅式则可以⽤循环CAS的⽅式实现。

⼀⾮阻塞⽅式实现线程安全的队列ConcurrentLinkedQueueConcurrentLinkedQueue由head节点和tail节点组成,每个节点node由节点元素item和指向下⼀个节点next的引⽤组成。

当我们增加⼀个元素时,它会添加到队列的末尾,当我们取⼀个元素时,它会返回⼀个队列头部的元素。

虽然ConcurrentLinkedQueue的性能很好,但是在调⽤size()⽅法的时候,会遍历⼀遍集合,对性能损害较⼤,执⾏很慢,因此应该尽量的减少使⽤这个⽅法,如果判断是否为空,最好⽤isEmpty()⽅法。

ConcurrentLinkedQueue不允许插⼊null元素,会抛出空指针异常。

ConcurrentLinkedQueue是⽆界的,所以使⽤时,⼀定要注意内存溢出的问题。

即对并发不是很⼤中等的情况下使⽤,不然占⽤内存过多或者溢出,对程序的性能影响很⼤,甚⾄是致命的。

⼆阻塞⽅式实现线程安全的对列JDK7提供了7个阻塞队列,如下。

⼝ ArrayBlockingqueue:ー个由数组结构组成的有界阻塞队列。

⼝ LinkedBlockingqueue:⼀个由链表结构组成的有界阻塞队列。

⼝ PriorityBlockingqueue:⼀个⽀持优先级排序的⽆界阻塞队列。

⼝ Delayqueue:ー个使⽤优先级队列实现的⽆界阻塞队列。

⼝ Synchronousqueue:⼀个不存储元素的阻塞队列。

⼝ Linkedtransferqueue:ー个由链表结构组成的⽆界阻塞队列。

⼝ LinkedblockingDeque:ー个由链表结构组成的双向阻塞队列。

使用Java编写线程安全的代码的准则

使用Java编写线程安全的代码的准则

使用Java编写线程安全的代码的准则Java语言提供了多种机制来实现线程安全的代码。

下面是一些编写线程安全代码的准则:1.使用不可变对象:不可变对象是指一旦创建就不能修改其状态的对象。

由于不可变对象是无法修改的,所以它们可以在多个线程之间共享而不需要进行额外的同步操作。

因此,使用不可变对象来编写线程安全的代码是一个很好的选择。

2.同步访问共享资源:如果有多个线程需要访问共享的可变资源,必须使用同步机制来保证同时只有一个线程访问该资源。

Java提供了synchronized关键字和锁机制来实现同步访问。

a.使用synchronized关键字:可以使用synchronized关键字来修饰方法或代码块,从而保证同一时间只有一个线程能够执行被修饰的方法或代码块。

b.使用锁机制:Java提供了内置的锁机制,可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类来创建锁对象,并使用lock()和unlock()方法来加锁和释放锁。

3.使用volatile关键字保证可见性:如果一个变量被多个线程访问并且其中至少有一个线程修改了它的值,那么必须使用volatile关键字来确保所有线程都能看到最新的值。

使用volatile关键字修饰的变量将会在每次访问时从主内存中读取其最新的值。

4.避免共享数据的修改:尽量避免多个线程修改同一个共享的可变数据,因为同时对同一数据进行修改可能导致不一致或者竞态条件。

如果需要对共享数据进行修改,应该将其封装在一个对象中,并使用锁机制来确保同一时间只有一个线程修改该数据。

5.使用ThreadLocal类:ThreadLocal类可以用来创建线程本地变量,每个线程都会有自己的变量副本,从而避免了线程之间的竞争和同步。

ThreadLocal类在为每个线程创建独立的变量副本时使用了Map结构,每个线程都有自己的Map实例。

6.使用并发集合类:Java提供了许多线程安全的并发集合类(如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue),可以用来替代传统的非线程安全的集合类。

如何在Java中实现线程安全

如何在Java中实现线程安全

如何在Java中实现线程安全在 Java 编程中,线程安全是一个至关重要的概念。

当多个线程同时访问和修改共享数据时,如果没有采取适当的措施来确保线程安全,可能会导致数据不一致、程序错误甚至崩溃。

接下来,让我们深入探讨一下如何在 Java 中实现线程安全。

首先,我们需要明白什么是线程不安全的情况。

想象一下,有一个银行账户类,其中有一个方法用于取款。

如果多个线程同时调用这个取款方法,并且在取款过程中没有进行适当的同步控制,就可能出现一个线程读取到的账户余额还没有被另一个线程的取款操作更新,从而导致错误的取款结果。

那么,如何解决这个问题呢?一种常见的方法是使用同步块(synchronized block)或同步方法(synchronized method)。

同步块是通过使用关键字“synchronized”来标记一段代码块,确保在同一时刻只有一个线程能够进入该代码块执行。

同步方法则是将整个方法声明为同步的,其效果类似于将方法体包含在一个同步块中。

例如,我们可以将银行账户的取款方法声明为同步方法:```javapublic class BankAccount {private double balance;public synchronized void withdraw(double amount) {if (balance >= amount) {balance = amount;} else {Systemoutprintln("余额不足");}}}```这样,当一个线程正在执行取款方法时,其他线程必须等待,直到当前线程执行完毕,从而避免了并发访问导致的数据不一致问题。

除了同步块和同步方法,Java 还提供了一些线程安全的集合类,如`Vector`和`Hashtable`。

这些集合类在内部实现了同步机制,使得多个线程可以安全地对其进行操作。

然而,在大多数情况下,由于性能原因,我们更倾向于使用非同步的集合类,如`ArrayList`和`HashMap`,并通过适当的同步控制来保证线程安全。

copyonwritearraylist 深拷贝-概述说明以及解释

copyonwritearraylist 深拷贝-概述说明以及解释

copyonwritearraylist 深拷贝-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以简要介绍CopyOnWriteArrayList和深拷贝的概念和作用。

可以参考以下内容:CopyOnWriteArrayList是Java集合框架中的一个线程安全的List 实现。

和ArrayList相比,CopyOnWriteArrayList具有独特的特点和优势。

它采用了一种读写分离的策略,即在进行写操作时,会创建并拷贝原有的数组,而读操作则可以直接访问原始数组。

这个特性使得CopyOnWriteArrayList在多线程环境下具有较好的性能表现。

深拷贝是一个常见的编程概念,用于创建一个新的对象,该对象的所有属性都是原对象的副本,而不是引用。

相对于浅拷贝来说,深拷贝能够避免因为多个对象共享同一引用而导致的数据一致性问题,更加稳定和安全。

在CopyOnWriteArrayList中,深拷贝的作用非常重要。

由于CopyOnWriteArrayList的写操作会创建并拷贝原有的数组,这意味着写操作不会影响到已经正在进行的读操作,从而保证了线程安全性。

然而,这也意味着读操作可能会看到较旧的数据。

为了解决这个问题,深拷贝可以被用来在读操作时复制整个列表,从而确保读取到的数据是最新的。

正因为有了深拷贝的存在,CopyOnWriteArrayList能够提供一致性和线程安全的读操作。

在多线程环境下,通过深拷贝,可以保证在读取数据时不会被写操作所干扰,从而保证了数据的准确性和可靠性。

总之,CopyOnWriteArrayList是一个强大的线程安全List实现,通过采用读写分离的策略,它能够提供高效的读操作。

而深拷贝则为CopyOnWriteArrayList在多线程环境下提供了一致性和数据安全的保证。

在接下来的文章中,我们将详细探讨CopyOnWriteArrayList的概念、原理和应用,以及深拷贝在其中的重要性。

Java集合框架的线程安全

Java集合框架的线程安全

Java集合框架的线程安全Java集合框架的线程安全周庆岳Java集合框架是由Java平台标准版1.2 (Java SE 1.2)引入的通用数据结构与算法框架。

其灵活的面对对象设计受到了广大Java程序员的一致青睐,为Java平台的成熟奠定了坚实的基础。

一个集合(也称容器)是指将一组元素组合成一个单元的简单对象。

集合用于存储、取回、操作和传递这些聚合的元素。

集合框架是指一个统一的用来表示和操作集合的体系结构[Bloch,1999]。

最简单的集合如数组、列表和队列等,集合框架最著名的例子如C++ 标准库(STL)。

线程安全不是一个全有或全无的问题,难以对其进行精确的定义。

线程安全笼统地讲是指程序在多线程环境下运行时的正确性。

Java集合框架的设计者Bloch Joshua在他著名的《Java高效编程》一书中对Java线程安全的等级做出了相对精确的定义[Bloch,2001]:非可变、线程安全、条件线程安全、线程兼容和线程不友好。

本文将结合上述Bloch关于线程安全等级的定义,对Java集合框架中的集合类进行线程安全性分析,并指出各个集合类在现实的编程环境中需要注意的并发编程的陷阱;同时对集合框架中通用算法对线程安全性的影响进行分析。

所涉及的集合类不仅包括Java SE 1.2引入的集合类,还包括旧集合类(Java SE 1.2前引入)和新集合类(Java SE 5引入)。

从而帮助Java程序员在进行并发编程时更加高效地利用Java集合框架。

Java线程安全的等级定义根据Bloch的定义,将线程安全分为五个等级,下面将给出这五个等级的描述和部分示例。

1、非可变如果一个类的所有实例对于调用它们的客户端对象总是恒定不变的,而无需外部同步,则称为非可变的。

字符串类和整数类都是非可变的,但在集合框架中并没有提供直接的非可变类,而是通过对可变类进行封装而得到非可变类。

非可变集合不可修改,因而它可以在各个线程间安全共享而无需额外的同步。

concurrenthashset方法

concurrenthashset方法

ConcurrentHashSet方法1. 简介ConcurrentHashSet是Java集合框架中的一个类,它是线程安全的HashSet的实现。

它提供了一种高效并发地操作HashSet的方式,可以在多线程环境下安全地进行添加、删除和查找操作。

ConcurrentHashSet是基于ConcurrentHashMap实现的,使用了ConcurrentHashMap的并发性能优势。

它采用了分段锁的机制,将整个HashSet分成多个段,每个段都有一个锁来控制并发访问。

这样可以在并发情况下减小锁的粒度,提高了并发性能。

2. 特性ConcurrentHashSet具有以下特性:•线程安全:ConcurrentHashSet是线程安全的,多个线程可以同时对其进行操作而不会出现数据不一致的情况。

•高性能:ConcurrentHashSet采用了分段锁的机制,可以在并发情况下提供较好的性能。

•无序性:ConcurrentHashSet中的元素是无序的,与HashSet相同。

•不允许重复元素:ConcurrentHashSet不允许插入重复的元素,与HashSet 相同。

3. 使用方法使用ConcurrentHashSet与使用HashSet类似,可以使用以下方法来进行操作:•add(E e):向集合中添加元素e,如果元素已存在,则不进行任何操作。

•remove(Object o):从集合中移除元素o,如果元素不存在,则不进行任何操作。

•contains(Object o):判断集合中是否包含元素o。

•isEmpty():判断集合是否为空。

•size():获取集合的大小。

•iterator():返回一个迭代器,用于遍历集合中的元素。

下面是一个示例代码:import java.util.concurrent.ConcurrentHashSet;public class ConcurrentHashSetExample {public static void main(String[] args) {ConcurrentHashSet<String> set = new ConcurrentHashSet<>();// 添加元素set.add("apple");set.add("banana");set.add("orange");// 判断元素是否存在System.out.println(set.contains("apple")); // 输出:trueSystem.out.println(set.contains("pear")); // 输出:false// 移除元素set.remove("banana");// 遍历元素for (String fruit : set) {System.out.println(fruit);}}}输出结果:truefalseappleorange4. 性能比较为了展示ConcurrentHashSet的性能优势,我们可以将其与普通的HashSet进行比较。

copyonwritearraylist synchronizedlist

copyonwritearraylist synchronizedlist

CopyOnWriteArrayList和SynchronizedList1. 介绍在Java中,有许多用于处理并发操作的集合类。

本文将重点介绍两个常用的并发集合类:CopyOnWriteArrayList和SynchronizedList。

1.1 CopyOnWriteArrayListCopyOnWriteArrayList是Java并发包(java.util.concurrent)中的一个线程安全的List实现类。

它在并发环境下提供了高效的读操作,并保证写操作的安全性。

1.2 SynchronizedListSynchronizedList是Java集合框架中的一个线程安全的List实现类。

它使用synchronized关键字来保证多线程环境下的数据一致性和安全性。

2. CopyOnWriteArrayList的特性2.1 写时复制CopyOnWriteArrayList在进行写操作时,会创建一个新的副本,而不是直接修改原有的集合。

这种写时复制的机制可以保证读操作的高效性,因为读操作不需要加锁。

2.2 不支持实时更新由于CopyOnWriteArrayList的写操作会创建一个新的副本,因此在写操作完成前,对该集合的读操作将仍然返回旧的数据。

这意味着CopyOnWriteArrayList不适用于实时更新的场景,适合读操作远远超过写操作的场景。

2.3 空间占用较大由于CopyOnWriteArrayList在写操作时会创建一个新的副本,因此需要额外的内存空间来存储副本。

这可能导致内存占用较大,特别是在数据量较大的情况下。

2.4 适用性CopyOnWriteArrayList适用于读多写少的场景,例如缓存、观察者模式等。

3. SynchronizedList的特性3.1 使用synchronized关键字SynchronizedList使用synchronized关键字来保证多线程环境下的数据一致性和安全性。

Java集合框架的线程安全

Java集合框架的线程安全
非可变 、 线程 安全 、 条件 线程 安 全 、 线程 兼容 和 线程
不友好 。
使 用 足 够 的 内部 同步使 其 实例 可 以被 并 发 的使 用
而无 需外部 同步 。 发 的调 用将会 以 某种 全局 一致 并
的方 式 连续 地 执行 随机 类和 定 时器 类都 是线程 安 全类 集合 框架 中线 程安 全 的类 并发哈 希 映射 类在 T aS i ; E5中被 引入 。 V 它并 不包 含在 原 来 的集 合框 架 中 . 它 实现 了集合 框架 Ma 口。并发哈 希 映射 但 p接 类实 现 了并 发和 效 率之 间 的高效 平 衡 , 已被 作 为哈 希 表类 和 同步 映射 表封 装 在 并 发 环 境下 的 高效 替
2 线程 安 全 、 类 的实例 是可 变 的 . 它的所 有 方法 已经通 过 但
多线程环 境下 运行 时 的正确 性 。T a 合框架 的设 a 集 v
计者 Bohls a l h 在他著名的( v 高效编程》 c ou Ja a 一书 中对 Tv 线 程安 全 的等级做 出 了相 对 精确 的定 义 : aa
3 条件 线程 安 全 、
合类 ( v E1 J aS . a 2前引入 ) 和新 集 合 类 ( v E5引 J aS a
入) 。从 而帮 助 l a a 程序 员在 进 行并 发 编程 时更 加 v
除了某些方 法需要在没有其它线程 的干扰 的
情况 下顺 次执 行 之外 , 件 线程 安全 类 和线 程 安 全 条 类 类似 。为 了消 除线 程 干扰 的可 能性 , 户端 对 象 客 在调 用这 类 方 法 的过 程 中需 要 获 得 该 集 合 类 对 象
代 品。

线程安全集合

线程安全集合

线程安全集合线程安全集合是指多个线程可以同时访问的数据结构,而不会出现数据不一致或者其他异常情况。

在多线程编程中,线程安全集合是非常重要的,它可以帮助我们避免因为多线程并发访问而导致的数据错误问题。

本文将介绍线程安全集合的基本概念、常见的线程安全集合类以及如何使用线程安全集合。

线程安全集合的基本概念。

在多线程编程中,由于多个线程可以同时访问共享的数据,因此可能会出现数据竞争的情况。

为了避免这种情况,我们可以使用线程安全集合来保护共享数据。

线程安全集合内部会使用锁或者其他同步机制来保证多线程访问时的数据一致性。

常见的线程安全集合类。

在Java中,有许多线程安全的集合类,例如,ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedQueue等。

这些集合类都是线程安全的,可以在多线程环境中安全地使用。

下面我们将简要介绍几种常见的线程安全集合类。

ConcurrentHashMap,ConcurrentHashMap是一个线程安全的哈希表实现,它比Hashtable性能更好,因为它使用了分段锁来提高并发访问性能。

在多线程环境中,我们通常会使用ConcurrentHashMap来存储键值对,而不需要额外的同步操作。

CopyOnWriteArrayList,CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的动态数组实现,它在写操作时会对数组进行复制,因此写操作的性能较低,但在读操作时性能较好。

CopyOnWriteArrayList适用于读多写少的场景。

ConcurrentLinkedQueue,ConcurrentLinkedQueue是一个线程安全的队列实现,它使用了无锁的算法来实现并发访问。

ConcurrentLinkedQueue在多线程环境中表现出色,可以高效地支持多线程并发访问。

如何使用线程安全集合。

使用线程安全集合非常简单,只需要将线程安全集合类实例化后,就可以在多线程环境中安全地进行读写操作。

线程安全的集合有哪些

线程安全的集合有哪些

线程安全的集合有哪些Java里线程安全的集合的目的是实现集合多线程同步访问。

在不影响程序性能和使用空间的前提下,保证多线程安全。

Java中提供了多种线程安全的集合,最常见的线程安全集合有Vector、HashTable、Stack 等。

一. Vector:Vector是一种同步性较强的集合类,它的所有方法都是同步的,它是Java在早期就提供了线程安全能力的类,它与ArrayList相比最大的特点就是它线程安全,但是由于采用synchronized同步,所以性能下降了,不适合在大量的多线程情况下使用。

Vector会对每个操作进行外部的加锁,它允许让一个或多个线程来访问它,达到线程安全的目的。

二. HashTable:Hashtable是线程安全的,它来自JDK1.0,主要用于存储键值对。

它是基于哈希表的Map实现。

它与HashMap的相同点是所有的非static的方法都是同步的,但它的同步机制与HashMap不一样,Hashtable是对它的所有方法进行同步,但是可能会严重的影响性能。

HashTable是实现线程安全的一种较老的方法,它使用synchronized关键字对方法加锁,一次只允许一个线程访问它,这样就达到了线程安全的目的,但是由于同步机制增加了复杂性,所以性能有所降低。

三. Stack:Stack是一种线程安全的集合,它之前只有一个方法synchronized,它允许多线程同时访问该adjprStack但保证了其线程安全,不允许多个线程同时访问,从而解决了多线程安全问题。

四、ConcurrentMap 和 ConcurrentHashMap:ConcurrentMap 是Java.util.concurrent包中使用的接口,它是一种特殊的Map,它提供更强的安全机制,可以在多线程并发访问的情况下安全的访问并修改它的key-value的记录。

ConcurrentHashMap是ConcurrentMap的实现,它是一个支持任务安全的多线程共享HashMap,它是并发容器的一个很好的实现,可以很好的解决多线程安全的问题。

java面试选择题

java面试选择题
p1.setIdCard(new Long(1001));
p1.setUserName(“terry”);
Person p2=new Person();
p2.setIdCard(new Long(1002));
p2.setUserName(“tom”);
list.add(p1);
list.add(p2);
list.add(3);
for(int i=0;i<《插入代码1》;i++){
Integer obj=(Integer)《插入代码2》;
System.out.println(obj);
}
那么《插入代码1》和《插入代码2》处的代码分别为
A. list.getObject(i) list.length()
} else {
map.put(ch[i], 1);
}
<D>
4.(集合框架) 题示代码的功能为:对于一个存放Integer对象的ArrayList,内容为:{1,2,3 },对其进行循环遍历:
List list=new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
Entry
B.
<Entry>
map.entrySet()
Entry
C.
<Map.Entry<String, Integer>>
map.keySet()
Map.Entry<String, Integer>
D.
<Map.Entry<String, Integer>>

currenthashmap的底层原理

currenthashmap的底层原理

CurrentHashMap是Java集合框架中的一个线程安全的哈希表实现,它是对HashMap的改进版本。

CurrentHashMap的底层原理如下:分段锁(Segmented Locking):CurrentHashMap将整个哈希表分成多个段(Segment),每个段都有自己的锁。

不同的线程可以同时访问不同的段,从而提高并发性能。

每个段内部的操作仍然是非线程安全的,但由于分段锁的机制,不同段之间的并发访问可以同时进行。

哈希桶(Hash Buckets):每个段内部由一组哈希桶组成,每个哈希桶存储一条键值对。

每个哈希桶使用链表或红黑树来解决哈希冲突。

通过哈希函数将键映射到相应的哈希桶,并根据键的哈希值和equals()方法来进行查找和操作。

并发控制:CurrentHashMap使用了一些机制来控制并发访问。

例如,使用volatile修饰的读写变量来保证可见性,使用CAS(Compare and Swap)操作来实现原子性,使用synchronized 关键字和分段锁来保证线程安全性。

扩容机制:CurrentHashMap在哈希表的负载因子达到阈值时会进行扩容操作。

扩容时,会创建一个更大的哈希表,并将原有的键值对重新分配到新的哈希桶中。

扩容过程中,不会阻塞其他线程的读操作,但可能会影响写操作的性能。

垃圾回收支持:CurrentHashMap提供了弱引用(Weak Reference)和软引用(Soft Reference)的支持,允许在适当的情况下自动回收不再被引用的键值对,减少内存占用。

CurrentHashMap通过分段锁和其他并发控制机制来实现线程安全性和高并发性能。

它适用于多线程环境下的高并发访问,提供了较好的性能和可靠的线程安全性。

但需要注意的是,虽然CurrentHashMap是线程安全的,但在某些特定的应用场景下,可能需要使用其他的并发集合类来满足特定的需求。

copyonwritearrayset获取元素

copyonwritearrayset获取元素

copyonwritearrayset获取元素CopyOnWriteArraySet是Java集合框架中的一种线程安全的集合,它是通过复制整个集合来实现线程安全的。

在CopyOnWriteArraySet 中,当需要修改集合中的元素时,会先将整个集合复制一份,然后在新的集合中进行修改操作,最后再将新的集合替换掉原来的集合。

这种方式虽然会占用更多的内存空间,但是可以保证在多线程环境下的数据安全性。

CopyOnWriteArraySet提供了获取元素的方法,可以通过以下方式获取元素:1.使用迭代器获取元素CopyOnWriteArraySet实现了Iterable接口,因此可以使用迭代器来遍历集合中的元素。

可以通过以下代码获取CopyOnWriteArraySet 中的元素:CopyOnWriteArraySet<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();set.add("hello");set.add("world");Iterator<String> iterator = set.iterator();while (iterator.hasNext()) {String element = iterator.next();System.out.println(element);}2.使用toArray()方法获取元素CopyOnWriteArraySet提供了toArray()方法,可以将集合中的元素转换为数组。

可以通过以下代码获取CopyOnWriteArraySet中的元素:CopyOnWriteArraySet<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();set.add("hello");set.add("world");Object[] array = set.toArray();for (Object element : array) {System.out.println(element);}需要注意的是,由于CopyOnWriteArraySet是线程安全的,因此在获取元素时,可能会出现一些性能问题。

java中线程安全和非线程安全的集合

java中线程安全和非线程安全的集合

java中线程安全和⾮线程安全的集合线程安全⾮线程安全Collection Vector ArrayList、LinkedListHashSet、TreeSetMap HashTable HashMap、TreeMap字符串StringBuffer StringBuilder⼀、ArrayList和vector区别Vector和ArrayList间唯⼀的区别就是Vector每个⽅法都⾃带同步机制。

例:⽐如我要往集合⾥⾯加⼀个元素,⼜要保证多个线程不会同时调⽤同⼀个对象的add()⽅法,ArrayList⾥⾯就要这样写:ArrayList<String> list = new ArrayList<>();synchronized (list) {list.add("233");}⽽Vector⾥⾯只要这样写就⾏了:Vector<String> list = new Vector<>();list.add("233");因为ArrayList的add⽅法是这样定义的:public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;}⽽Vector的add⽅法是这样定义的:public synchronized boolean add(E e) {modCount++;ensureCapacityHelper(elementCount + 1);elementData[elementCount++] = e;return true;}⼆、HashTable、HashMap、HashSet:HashTable和HashMap采⽤的存储机制是⼀样的,不同的是:1、HashMap:a. ⾮线程安全;b. 采⽤数组⽅式存储key-value构成的Entry对象,key允许为null,⽆容量限制;c. 遍历使⽤的是Iterator迭代器;2、HashTable:a. 线程安全;(对⽅法加上synchronized)b. ⽆论是key还是value都不允许有null值的存在;在HashTable中调⽤Put⽅法时,如果key为null,直接抛出NullPointerException异常;c. 遍历使⽤的是Enumeration列举;3、HashSet:a. ⾮线程安全b. 底层通过HashMap实现,⽆容量限制;c. 不保证数据的有序;在HashSet中,元素都存到HashMap键值对的Key上⾯,⽽Value是统⼀的值private static final Object PRESENT = new Object();,(定义⼀个虚拟的Object对象作为HashMap的value,将此对象定义为static final。

如何提高Java集合的线程安全性和程序代码的可靠性

如何提高Java集合的线程安全性和程序代码的可靠性
(1)HashSet 和TreeSet都不是线程安全的
(2)在J2EE Servlet程序中应用HashSet 和TreeSet集合时,都 应该将它们定义为局部对象而不应该定义为全局对象 否则需要应用Collections.synchronizedSet()方法进行线程 同步处理。如下为正确应用HashSet 和TreeSet集合的代码实例:
(3)Collections.synchronizedMap()、synchronizedList() 和 synchronizedSet()等方法可以实现将相应的集合进行同步 控制。 如下为J2SDK API技术参考文档中对这些方法的定义示例:
(4)另外,在java.util.concurrent 包中添加了多个新的线程 安全集合类——ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet,这些集合类能够提供高性能、高度 可伸缩性、线程安全等方面的能力。
private Set visitorSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
Vector和ArrayList在应用方面的区别 1、ArrayList集合本身不是线程安全的
(1)它在性能上要比Vector集合优越一些; (2)如果是在多线程环境中应用ArrayList集合,同样也需要开 发人员自行管理线程的同步问题。
(1)在多个线程访问Hashtable集合对象时,不需要开发人员单 独为它的方法实现同步锁定——Hashtable 集合中的所有方法 都是同步定义的方法。
(2)而HashMap集合在应用时,开发人员就必须自行为它提供同 步锁定的处理;另外,在Hashtable集合中不允许出现null 值 和 null 键。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

集合框架的线程安全JavaJava集合框架的线程安全周庆岳Java集合框架是由Java平台标准版1.2 (Java SE 1.2)引入的通用数据结构与算法框架。

其灵活的面对对象设计受到了广大Java程序员的一致青睐,为Java平台的成熟奠定了坚实的基础。

一个集合(也称容器)是指将一组元素组合成一个单元的简单对象。

集合用于存储、取回、操作和传递这些聚合的元素。

集合框架是指一个统一的用来表示和操作集合的体系结构[Bloch,1999]。

最简单的集合如数组、列表和队列等,集合框架最著名的例子如C++标准库(STL)。

线程安全不是一个全有或全无的问题,难以对其进行精确的定义。

线程安全笼统地讲是指程序在多线程环境下运行时的正确性。

Java集合框架的设计者Bloch Joshua在他著名的《Java高效编程》一书中对Java线程安全的等级做出了相对精确的定义[Bloch,2001]:非可变、线程安全、条件线程安全、线程兼容和线程不友好。

本文将结合上述Bloch关于线程安全等级的定义,对Java集合框架中的集合类进行线程安全性分析,并指出各个集合类在现实的编程环境中需要注意的并发编程的陷阱;同时对集合框架中通用算法对线程安全性的影响进行分析。

所涉及的集合类不仅包括Java SE1.2引入的集合类,还包括旧集合类(Java SE 1.2前引入)和新集合类(Java SE 5引入)。

从而帮助Java程序员在进行并发编程时更加高效地利用Java集合框架。

Java线程安全的等级定义根据Bloch的定义,将线程安全分为五个等级,下面将给出这五个等级的描述和部分示例。

1、非可变如果一个类的所有实例对于调用它们的客户端对象总是恒定不变的,而无需外部同步,则称为非可变的。

字符串类和整数类都是非可变的,但在集合框架中并没有提供直接的非可变类,而是通过对可变类进行封装而得到非可变类。

非可变集合不可修改,因而它可以在各个线程间安全共享而无需额外的同步。

作为一个好的实践准则,一旦生成非可变类之后,不要再持有被其封装的集合类的引用,这样才可以完全保证其非可变性。

2、线程安全类的实例是可变的,但它的所有方法已经通过使用足够的内部同步使其实例可以被并发的使用而无需外部同步。

并发的调用将会以某种全局一致的方式连续地执行。

随机类和定时器类都是线程安全类。

集合框架中线程安全的类并发哈希映射类在Java SE 5 中被引入,它并不包含在原来的集合框架中,但它实现了集合框架Map接口。

并发哈希映射类实现了并发和效率之间的高效平衡,已被作为哈希表类和同步映射表封装在并发环境下的高效替代品。

3、条件线程安全- 2 -除了某些方法需要在没有其它线程的干扰的情况下顺次执行之外,条件线程安全类和线程安全类类似。

为了消除线程干扰的可能性,客户端对象在调用这类方法的过程中需要获得该集合类对象的锁来进行同步。

一些旧集合类如Vector和Hashtable都是条件线程安全类,对这些集合类进行遍历操作时需要对其进行外部同步。

4、线程兼容对其对象实例的所有方法调用都通过外部同步之后再进行,线程兼容类可以安全的并发使用。

集合框架中的通用目的集合的标准实现,如数组链表类和哈希映射表类等都是线程兼容的类。

对线程安全的集合类进行遍历操作,需要先获得一个对它的条件线程类封装,然后再通过外部同步来进行遍历。

5、线程不友好线程不友好类无法在多线程环境下安全地并发使用,即使对其所有的方法调用都进行外部同步。

Java语言中只有很少几个类的方法是线程敌对的,已经被声明为不赞成使用。

Java集合框架抽象接口及其实现的线程安全Java集合框架包括三个部分[Bloch,1999]:接口、实现和算法。

接口是抽象数据类型的表示集合,接口使得集合的操作和集合的具体实现细节相独立。

在面对对象的语言里,这些接口一般形成一个层次结构。

实现是指表示这些集合接口的具体实现,实质上是可重用的数据结构,即通用集合类。

算法是指可以对实现集合接口的类进行一些实用计算的方法,比如排序和查找。

这些算法可以说是多态的,同一个方法可以用于实现了适当接口的不同实现类。

这些算法实质上是可重用的功能。

Java集合框架的接口层次和通用实现如下:图1 Java集合框架的接口层次接口通用实现哈希集合、树集集合合和链接哈希集合列表数组链表和链接- 3 -链优先级队队哈希映射表、映射映射表和链接希映射表表1 Java接口的通用实现中的通用实现下面按接口分类对集合类进行线程安全分析。

分析的对象主要包括表1 类,还包括一些特殊用途的实现类。

1、集合接口集合是不包含重复元素的抽象集合。

实现该接口的集合类包括三个通用实现类哈希集树集合类和链接哈希集合类,两个特殊用途实现类枚举集合类和写复制数组集合类。

合类、三个通用实现类和枚举集合类都是线程兼容类,对这些集合类的并发访问都需要进行方法返回外部同步。

特别是遍历操作,需要先通过调用Collections.synchronizedSet() 一个条件线程安全的同步集合类封装,然后再对其进行同步遍历。

特殊实现类写复制数组集合类是线程安全类,可以安全地并发访问,只是其写操作开销较大,一般用在较少修改的环境。

、链表接口2链表是有序的抽象集合,可以允许重复元素存在。

还允许对其进行基于位置的访问。

实现该接口的集合类包括两个通用实现类数组链表和链接链表,一个特殊用途实现类写复制数组链表类,还包括旧的集合类矢量类。

通用实现类数组链表和链接链表是线程兼容类,如果未先进行同步而并发使用,会抛的通用实现类似。

出并发修改异常。

遍历方法同集合接口(Set)特殊实现类写复制数组链表类是线程安全类,并发特性与写复制数组集合类类似,实际上写复制数组集合类就是基于写复制数组链表类的一个集合实现。

3、队列接口Java SE 5队列被设计成保存元素功能优先于处理元素功能的抽象集合。

队列接口在是其通用实现类,链表通用实现之一也被重写实现了中被引入Java集合框架,优先队列链接阻塞队列、优先并发链接队列、延时队列、队列接口。

此外,还有数组阻塞队列、级阻塞队列和同步队列六个特殊实现类。

除了并发链接队列是线程安全类之外,其他实现都是线程兼容类。

、映射表接口4映射表是用于键—值映射的抽象集合,不允许存在重复的键,每个键至多允许映射到一个值。

映射表包括两个通用实现类哈希映射表和树映射表,还包括并发哈希映射表和弱引用哈希映射表等特殊实现类。

- 4 -哈希映射表和树映射表是线程兼容类。

并发哈希映射表类是线程安全的,而且由于其优秀的算法设计,使其再保证线程安全的同时还提供了高度的并发性。

弱引用哈希映射表类一般作为高速缓存使用,它内部使用弱引用作为键,它的行为依赖于具体的Java虚拟机的垃圾收集器,即使对其进行外部同步也不能保证其一致性,因而弱引用哈希映射表类是线程不友好的集合类。

5、封装实现除了上述提及的集合接口的通用和特殊实现之外,Java集合框架还提供了几类封装实现。

其中包括同步封装类和非可变封装类。

同步封装方法如:Collections.synchronizedCollection(Collection c)返回一个集合c的原子同步封装,即它的所有方法都已被同步,是一个条件线程安全类。

在对同步封装类访问需要先获得该对象的同步锁,之后便可实现并发访问。

Java集合框架提供的同步封装类可以提升通用实现类的线程安全等级。

一般的通用实现只有线程兼容等级,在需要较高安全等级的情况下,如并发遍历,就需要利用同步封装类。

非可变封装方法如:Collections.unmodifiableCollection(Collection c)返回一个集合c的只读视图,是一个非可变类。

Java集合框架通用算法对线程安全的要求Java集合框架的算法功能不是作为各个集合的功能函数,而是独立出来作为对某一类实现合适接口的类进行通用操作,从而实现算法功能的多态性。

通用的算法包括排序、混淆、搜索和查找极限值等。

排序和混淆是一对相反的操作,两者都要对集合进行写操作,要保证算法在并发环境下执行的正确性,要求写操作要在线程安全集合类上执行。

对于只具有线程兼容等级的集合类,要先利用同步封装类将其线程安全等级提升到条件线程安全;对于具有条件线程安全的集合类,则需进行外部同步。

通过以上步骤,被操作集合就具有线程安全等级了,可以保证算法被正确执行。

另一种方法是对被操作集合类进行保护性拷贝,则总能保证算法的正确性,这种方法代价较高,但能提高并发性。

另一类算法搜索和查找极限值比较类似,都只需进行读操作。

除了利用排序和混淆用的两种方法外,由于是只读操作,还可以利用非可变封装先获得集合的一个视图,然后在该视图上实现查找。

结论Java集合框架采用接口和实现相分离的面对对象设计方法,给Java平台带来了一个灵活高效的数据结构和算法工具箱。

线程安全特性在Java集合框架中属于实现细节,因而集合框架的接口协议中并未提供相应的线程安全性保证。

但是线程安全是Java程序正确运行基本前提之一,因此本文在保证程序正确性的前提条件下,对Java集合框架的集合类进行安全等级分类,并对各种算法操作的所要求的线程等级进行了分析。

从而帮助程序员利用Java集合框架编写正确高效的并发应用程序。

由于并发应用程序的先天复杂性,线程安全性只是其冰山一角。

其它如利用高效的并发设计模式[Lea, 2000]来改进并发程序整体设计,以及利用并发工具如Communicating Sequential Processes (CSP)解决各种多线程问题等,都是进行并发程序设计的有利武器,有待进一步研究。

- 5 -厦门大学软件学院)(作者单位:- 6-。

相关文档
最新文档