谈谈java的并发容器、Queue

淩亂°似流年 2023-03-02 10:52 43阅读 0赞

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同步类容器

并发类容器

ConcurrentMap:支持高并发下线程安全。

Copy-On-Write容器:最好在读多写少的情况下使用。

并发Queue


同步类容器

同步类容器是线程安全的。

  1. //HashMap不是线程安全的,但是这样做之后就是线程安全的。
  2. Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, String>());
  3. Vector 是在 java 中可以实现自动增长的对象数组,线程安全的。
  4. Vector<String> tickets = new Vector<String>();
  5. HashTableVector,其底层的机制就是用传统的synchronized关键字对每个公共方法进行同步,所以性能较差。

并发类容器

ConcurrentHashMap代替了HashTable。

CopyOnWriteArrayList代替了Voctor。

以及并发的CopyonWriteArraySet。

以及并发的Queue,ConcurrentLinkedQueue(高性能队列)和LinkedBlockingQueue(阻塞形式的队列);具体的Queue还有很多,例如ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue。

ConcurrentMap:支持高并发下线程安全。

ConcurrentHashMap代替HashTable:

HashTable底层机制是用传统的synchronized关键字对每个公共方法进行同步,性能较差。

ConcurrentHashMap底层有一个segment(段)的概念最多分16个段,把一个HashTable分成许多段,相当于形成许多小的HashTable,通过减小锁的粒度,减小锁竞争的问题,底层大量使用volatile关键字声明,目的是第一时间获取修改的内容,性能非常好。

ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能,弥补ConcurrentHashMap)

  1. ConcurrentHashMap<String, Object> chm = new ConcurrentHashMap<String, Object>();
  2. chm.put("k1", "v1");
  3. chm.put("k2", "v2");
  4. chm.put("k3", "v3");
  5. chm.putIfAbsent("k4", "vvvv");//重复不加,不重复就加。
  6. //System.out.println(chm.get("k2"));
  7. //System.out.println(chm.size());
  8. for(Map.Entry<String, Object> me : chm.entrySet()){
  9. System.out.println("key:" + me.getKey() + ",value:" + me.getValue());
  10. }

Copy-On-Write容器:最好在读多写少的情况下使用。

对一个容器进行写操作的时候,不直接往当前容器添加,而是先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器,然后新的容器进行写操作;操作完成之后,再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是可以对CopyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁。所以CopyOnWrite容器是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。

  1. CopyOnWriteArrayList<String> cwal = new CopyOnWriteArrayList<String>();
  2. CopyOnWriteArraySet<String> cwas = new CopyOnWriteArraySet<String>();
  3. addremove等方法加了锁,重入锁。java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

并发Queue

ConcurrentLinkedQueue为代表的高性能队列;BlockingQueue接口为代表的阻塞队列。

  1. ConcurrentLinkedQueue:适用于高并发,无锁、先进先出、不允许null元素。
  2. ConcurrentLinkedQueue重要方法:
  3. add()和offer()都是加入元素(在ConcurrentLinkedQueue中这俩方法没有任何区别);
  4. poll()和peek()都是取头元素节点,前者会删除元素,后者不会。
  5. //高性能无阻塞无界队列:ConcurrentLinkedQueue
  6. ConcurrentLinkedQueue<String> q = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
  7. q.offer("a");
  8. q.offer("b");
  9. q.offer("c");
  10. q.offer("d");
  11. q.add("e");
  12. System.out.println(q.poll()); //a 从头部取出元素,并从队列里删除
  13. System.out.println(q.size()); //4
  14. System.out.println(q.peek()); //b
  15. System.out.println(q.size()); //4
  16. ArrayBlockingQueue:基于数组实现的阻塞队列。内部维护了一个定长数组,以便缓存队列中的数据对象,其内部没实现读写分离,也就意味着生产和消费不能完全并行,长度是需要定义的,可以指定先进先出或者先进后出,也叫有界队列。
  17. LinkedBlockingQueue:基于链表的阻塞队列,同ArrayBlockingQueue类似,其内部维持着一个数据缓冲队列(该队列由一个链表构成),LinkedBlockingQueue之所以能够高效的处理并发数据,是因为其内部实现采用分离锁(读写分离两个锁),从而实现生产者和消费者操作的完全并行运行。它是一个无界队列。
  18. SynchronousQueue:一种没有缓冲的队列,生产者产生的数据直接会被消费者获取并消费。
  19. ArrayBlockingQueue<String> array = new ArrayBlockingQueue<String>(5);
  20. array.put("a");
  21. array.put("b");
  22. array.add("c");
  23. array.add("d");
  24. array.add("e");
  25. array.add("f");//最多5个,超长报错
  26. //System.out.println(array.offer("a", 3, TimeUnit.SECONDS));//返回true或false
  27. //阻塞队列
  28. LinkedBlockingQueue<String> q = new LinkedBlockingQueue<String>(5);//不声明长度的话,就是无界队列
  29. q.offer("a");
  30. q.offer("b");
  31. q.offer("c");
  32. q.offer("d");
  33. q.offer("e");
  34. q.add("f");//声明了5,但是用offer还添加的话添加不上,用add添加会报错。
  35. //System.out.println(q.size());
  36. for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext();) {
  37. String string = (String) iterator.next();
  38. System.out.println(string);
  39. }
  40. List<String> list = new ArrayList<String>();
  41. System.out.println(q.drainTo(list, 3));//从队列中取3个元素放到集合里。3
  42. System.out.println(list.size());//3
  43. for (String string : list) {
  44. System.out.println(string);
  45. }
  46. final SynchronousQueue<String> q = new SynchronousQueue<String>();
  47. //q.add("asdasd");//直接这样加会报错
  48. Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
  49. @Override
  50. public void run() {
  51. try {
  52. System.out.println(q.take());//会阻塞
  53. } catch (InterruptedException e) {
  54. e.printStackTrace();
  55. }
  56. }
  57. });
  58. t1.start();
  59. Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
  60. @Override
  61. public void run() {
  62. q.add("asdasd");
  63. }
  64. });
  65. t2.start();
  66. PriorityBlockingQueue:基于优先级的阻塞队列(优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定,也就是说传入队列的对象必须实现Comparable接口),在实现PriorityBlockingQueue时,内部控制线程同步的锁采用的是公平锁,他也是一个无界的队列。
  67. public class Task implements Comparable<Task>{
  68. private int id ;
  69. private String name;
  70. public int getId() {
  71. return id;
  72. }
  73. public void setId(int id) {
  74. this.id = id;
  75. }
  76. public String getName() {
  77. return name;
  78. }
  79. public void setName(String name) {
  80. this.name = name;
  81. }
  82. @Override
  83. public int compareTo(Task task) {
  84. return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ? -1 : 0);
  85. }
  86. public String toString(){
  87. return this.id + "," + this.name;
  88. }
  89. }
  90. PriorityBlockingQueue<Task> q = new PriorityBlockingQueue<Task>();
  91. Task t1 = new Task();
  92. t1.setId(3);
  93. t1.setName("id为3");
  94. Task t2 = new Task();
  95. t2.setId(4);
  96. t2.setName("id为4");
  97. Task t3 = new Task();
  98. t3.setId(1);
  99. t3.setName("id为1");
  100. //return this.id > task.id ? 1 : 0;
  101. q.add(t1); //3
  102. q.add(t2); //4
  103. q.add(t3); //1//并不是添加元素之后就排序
  104. System.out.println("容器:" + q);//容器:[1,id为1, 4,id为4, 3,id为3]
  105. System.out.println(q.take().getId());//调用take方法之后把优先级最高的元素拿出来
  106. System.out.println("容器:" + q);
  107. DelayQueue:带有延迟时间的Queue,其中的元素只有当其指定的延迟时间到了,才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue中的元素必须实现Delayed接口,DelayQueue是一个没有大小限制的队列,应用场景很多,比如对缓存超时的数据进行移除、任务超时处理、空闲连接的关闭等等。
  108. public class WangBa implements Runnable {
  109. private DelayQueue<Wangmin> queue = new DelayQueue<Wangmin>();
  110. public boolean yinye =true;
  111. public void shangji(String name,String id,int money){
  112. Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money + System.currentTimeMillis());
  113. System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机...");
  114. this.queue.add(man);
  115. }
  116. public void xiaji(Wangmin man){
  117. System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");
  118. }
  119. @Override
  120. public void run() {
  121. while(yinye){
  122. try {
  123. Wangmin man = queue.take();
  124. xiaji(man);
  125. } catch (InterruptedException e) {
  126. e.printStackTrace();
  127. }
  128. }
  129. }
  130. public static void main(String args[]){
  131. try{
  132. System.out.println("网吧开始营业");
  133. WangBa siyu = new WangBa();
  134. Thread shangwang = new Thread(siyu);
  135. shangwang.start();
  136. siyu.shangji("路人甲", "123", 1);
  137. siyu.shangji("路人乙", "234", 10);
  138. siyu.shangji("路人丙", "345", 5);
  139. }
  140. catch(Exception e){
  141. e.printStackTrace();
  142. }
  143. }
  144. }
  145. public class Wangmin implements Delayed {
  146. private String name;
  147. //身份证
  148. private String id;
  149. //截止时间
  150. private long endTime;
  151. //定义时间工具类
  152. private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;
  153. public Wangmin(String name,String id,long endTime){
  154. this.name=name;
  155. this.id=id;
  156. this.endTime = endTime;
  157. }
  158. public String getName(){
  159. return this.name;
  160. }
  161. public String getId(){
  162. return this.id;
  163. }
  164. /**
  165. * 用来判断是否到了截止时间
  166. */
  167. @Override
  168. public long getDelay(TimeUnit unit) {
  169. //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) - unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
  170. return endTime - System.currentTimeMillis();
  171. }
  172. /**
  173. * 相互批较排序用
  174. */
  175. @Override
  176. public int compareTo(Delayed delayed) {
  177. Wangmin w = (Wangmin)delayed;
  178. return this.getDelay(this.timeUnit) - w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;
  179. }
  180. }

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