java并發編程學習12--并發數據結構簡介

dreamGong 發布于2019-08-15 13:26 / 1606人閱讀

摘要：并發數據結構存在的理由串行數據結構在并發環境下是不安全的，而直接使用鎖又會帶來性能的影響，所以專門設計了針對并發環境下的數據結構，其中使用了無鎖運算來保證性能。在高并發的情況下過多的鎖操作會拖累系統的性能。是由數組結構和數組結構組成。

【并發數據結構存在的理由

串行數據結構在并發環境下是不安全的，而直接使用鎖又會帶來性能的影響，所以jdk專門設計了針對并發環境下的數據結構，其中使用了無鎖運算來保證性能。

【并發List

1.可以直接使用Collections.synchronizedList()將一個非線程安全的list變成支持同步的list.但是這樣做有一個問題，就是所有的操作都會被加上鎖，我們知道如果只有讀操作是不需要上鎖的。

2..CopyOnWriteArrayList：使用了無鎖計算，即當對象進行寫操作時，復制該對象；若進行讀，則直接返回結果，操作過程中不進行同步。這很好的利用了對象的不變性，在沒有對對像進行寫操作之前，由于對象未發生改變，因此不需要加鎖。而在試圖改變對象的時候，總是先獲得一個對象的副本，然后對副本進行操作，最后將副本寫回。這種實現方式的核心思想時減少競爭，從而提高在高并發時的讀取性能。但是在一定程度上犧牲了寫的性能。

3.Vector:使用了同步關鍵字，所有的get操作都需要先獲得鎖才能進行。在高并發的情況下過多的鎖操作會拖累系統的性能。

結論：在讀多寫少的環境下，使用CopyOnWriteArrayList可以提高性能，但是在寫多讀少的環境下，應該使用vector.

【并發set

與list相似，并發set也有一個CopyOnWriteArraySet,它實現了set接口，并且是線程安全的，它的內部完全依賴CopyOnWriteArrayList，因此它的特征和CopyOnWriteArrayList一致，適用于讀多寫少的環境，如果是寫多讀少的環境可以使用Collections.synchronizedSet()得到一個線程安全的set。

【并發map

同理獲得一個線程安全的map也可以使用Collections.synchronizedMap(),但是在高并發的環境下這個map的性能不是最佳的。Jdk專門提供了一個cocurrentHashMap來支持高并發。而cocurrentHashMap之所以如此強大，是因為：

1. 其內部實現了鎖分離。
2. get()操作也是無鎖的。

【cocurrentHashMap：

ConcurrentHashMap是由Segment數組結構和HashEntry數組結構組成。Segment是一種可重入鎖ReentrantLock，在ConcurrentHashMap里扮演鎖的角色，HashEntry則用于存儲鍵值對數據。一個ConcurrentHashMap里包含一個Segment數組，Segment的結構和HashMap類似，是一種數組和鏈表結構，一個Segment里包含一個HashEntry數組，每個HashEntry是一個鏈表結構的元素，每個Segment守護者一個HashEntry數組里的元素,當對HashEntry數組的數據進行修改時，必須首先獲得它對應的Segment鎖。
而HashTable則是使用了內部鎖，所有的操作全部都需要獲得內部鎖才能得以執行。

但是呢，使用所分離這樣的技術也有一個缺點：當需要統計全局變量時（比如count）,我們需要獲得所有分段鎖才能夠執行。

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