同步容器和并发容器总结

什么是同步容器？

同步容器通过synchronized关键字修饰容器保证同一时刻内只有一个线程在使用容器，从而使得容器线程安全。synchronized的意思是同步，它体现在将多线程变为串行等待执行。（但注意一点，复合操作不能保证线程安全。举例：A线程第一步获取尾节点，第二步将尾结点的值加1，但在A线程执行完第一步的时候，B线程删除了尾节点，在A线程执行第二步的时候就会报空指针）

什么是并发容器？

并发容器指的是允许多线程同时使用容器，并且保证线程安全。而为了达到尽可能提高并发，Java并发工具包中采用了多种优化方式来提高并发容器的执行效率，核心的就是：锁、CAS（无锁）、COW（读写分离）、分段锁。

同步容器

1.Vector

Vector和ArrayList一样实现了List接口，其对于数组的各种操作和ArrayList一样，区别在于Vertor在可能出现线程不安全的所有方法都用synchronized进行了修饰。

2.Stack

Stack是Vertor的子类，Stack实现的是先进后出的栈。在出栈入栈等操作都进行了synchronized修饰。

3.HashTable

HashTable实现了Map接口，它实现的功能HashMap基本一致（HashTable不可存null,而HashMap的键和值都可以存null）。区别在于HashTable使用了synchronized修饰了方法。

4.Collections提供的同步集合类

• List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
• Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
• Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

其实以上三个容器都是Collections通过代理模式对原本的操作加上了synchronized同步。而synchronized的同步粒度太大，导致在多线程处理的效率很低。所以在JDK1.5的时候推出了并发包下的并发容器，来应对多线程下容器处理效率低的问题。

并发容器

1.CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList相当于实现了线程安全的ArrayList，它的机制是在对容器有写入操作时，copy出一份副本数组，完成操作后将副本数组引用赋值给容器。底层是通过ReentrantLock来保证同步。但它通过牺牲容器的一致性来换取容器的高并发效率（在copy期间读到的是旧数据）。所以不能在需要强一致性的场景下使用。

2.CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet和CopyOnWriteArrayList原理一样，它是实现了CopyOnWrite机制的Set集合。

3.ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap相当于实现了线程安全的HashMap。其中的key是无序的，并且key和value都不能为null。在JDK8之前，ConcurrentHashMap采用了分段锁机制来提高并发效率，只有在操作同一分段的键值对时才需要加锁。到了JDK8之后，摒弃了锁分段机制，改为利用CAS算法。

4.ConcurrentSkipListMap

ConcurrentSkipListMap相当于实现了线程安全的TreeMap。其中的key是有序的，并且key和value都不能为null。它采用的跳跃表的机制来替代红黑树。为什么不继续使用红黑树呢？因为红黑树在插入或删除节点的时候需要旋转调整，导致需要控制的粒度较大。而跳跃表使用的是链表，利用无锁CAS机制实现高并发线程安全。

5.ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListSet和ConcurrentSkipListMap原理一样，它是实现了高并发线程安全的TreeSet。

Queue类型

阻塞型

1.ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是采用数组实现的有界阻塞线程安全队列。如果向已满的队列继续塞入元素，将导致当前的线程阻塞。如果向空队列获取元素，那么将导致当前线程阻塞。采用ReentrantLock来保证在并发情况下的线程安全。

2.LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是一个基于单向链表的、范围任意的（其实是有界的）、FIFO 阻塞队列。访问与移除操作是在队头进行，添加操作是在队尾进行，并分别使用不同的锁进行保护，只有在可能涉及多个节点的操作才同时对两个锁进行加锁。

3.PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界阻塞队列。默认情况下元素采用自然顺序升序排列。也可以自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则，

4.DelayQueue

DelayQueue是一个内部使用优先级队列实现的无界阻塞队列。同时元素节点数据需要等待多久之后才可被访问。取数据队列为空时等待，有数据但延迟时间未到时超时等待。

5.SynchronousQueue

SynchronousQueue没有容量，是一个不存储元素的阻塞队列，会直接将元素交给消费者，必须等队列中的添加元素被消费后才能继续添加新的元素。相当于一条容量为1的传送带。

6.LinkedTransferQueue

LinkedTransferQueue是一个有链表组成的无界传输阻塞队列。它集合了ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue等优点。具体机制较为复杂。

7.LinkedBlockingDeque

LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的是可以从队列的两端插入和移出元素。

非阻塞型

1.ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue是线程安全的无界非阻塞队列,其底层数据结构是使用单向链表实现,入队和出队操作是使用我们经常提到的CAS来保证线程安全。

笔者水平有限，如有错误恳请评论指正。

转自我的个人博客 vc2x.com