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谈谈java的并发容器、Queue

2022年09月17日 19:13:26服务端6

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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。

//HashMap不是线程安全的,但是这样做之后就是线程安全的。
Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new  HashMap<String, String>());

Vector类 是在 java 中可以实现自动增长的对象数组,线程安全的。
Vector<String> tickets = new Vector<String>();
HashTable、Vector,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)

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

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。

CopyOnWriteArrayList<String> cwal = new  CopyOnWriteArrayList<String>();
CopyOnWriteArraySet<String> cwas = new  CopyOnWriteArraySet<String>();
在add、remove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。

ConcurrentLinkedQueue:适用于高并发,无锁、先进先出、不允许null元素。
ConcurrentLinkedQueue重要方法:
add()和offer()都是加入元素(在ConcurrentLinkedQueue中这俩方法没有任何区别);
poll()和peek()都是取头元素节点,前者会删除元素,后者不会。

//高性能无阻塞无界队列:ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue<String> q = new  ConcurrentLinkedQueue<String>();
q.offer("a");
q.offer("b");
q.offer("c");
q.offer("d");
q.add("e");
System.out.println(q.poll());   //a 从头部取出元素,并从队列里删除
System.out.println(q.size());   //4
System.out.println(q.peek());   //b
System.out.println(q.size());   //4
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。
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。
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。

ArrayBlockingQueue<String> array = new  ArrayBlockingQueue<String>(5);
array.put("a");
array.put("b");
array.add("c");
array.add("d");
array.add("e");
array.add("f");//最多5个,超长报错
//System.out.println(array.offer("a", 3, TimeUnit.SECONDS));//返回true或false

//阻塞队列
LinkedBlockingQueue<String> q = new  LinkedBlockingQueue<String>(5);//不声明长度的话,就是无界队列
q.offer("a");
q.offer("b");
q.offer("c");
q.offer("d");
q.offer("e");
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。
//System.out.println(q.size());
for (Iterator iterator = q.iterator(); iterator.hasNext();) {
     String string = (String) iterator.next();
     System.out.println(string);
}
List<String> list = new ArrayList<String>();
System.out.println(q.drainTo(list, 3));//从队列中取3个元素放到集合里。3
System.out.println(list.size());//3
for (String string : list) {
     System.out.println(string);
}

final SynchronousQueue<String> q = new  SynchronousQueue<String>();
//q.add("asdasd");//直接这样加会报错
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
           try {
                System.out.println(q.take());//会阻塞
           } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
           }
     }
});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
     
     @Override
     public void run() {
           q.add("asdasd");
     }
});
t2.start();     
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。

public class Task implements Comparable<Task>{
     
     private int id ;
     private String name;
     public int getId() {
           return id;
     }
     public void setId(int id) {
           this.id = id;
     }
     public String getName() {
           return name;
     }
     public void setName(String name) {
           this.name = name;
     }
     
     @Override
     public int compareTo(Task task) {
           return this.id > task.id ? 1 : (this.id < task.id ?  -1 : 0);  
     }
     
     public String toString(){
           return this.id + "," + this.name;
     }
}

PriorityBlockingQueue<Task> q = new  PriorityBlockingQueue<Task>();
Task t1 = new Task();
t1.setId(3);
t1.setName("id为3");
Task t2 = new Task();
t2.setId(4);
t2.setName("id为4");
Task t3 = new Task();
t3.setId(1);
t3.setName("id为1");
//return this.id > task.id ? 1 : 0;
q.add(t1); //3
q.add(t2); //4
q.add(t3);  //1//并不是添加元素之后就排序
System.out.println("容器:" + q);//容器:[1,id为1, 4,id为4, 3,id为3]
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
System.out.println("容器:" + q);
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。
public class WangBa implements Runnable {  
    
    private DelayQueue<Wangmin> queue = new  DelayQueue<Wangmin>();  
    
    public boolean yinye =true;  
      
    public void shangji(String name,String id,int money){  
        Wangmin man = new Wangmin(name, id, 1000 * money +  System.currentTimeMillis());  
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"交钱"+money+"块,开始上机...");  
        this.queue.add(man);  
    }  
      
    public void xiaji(Wangmin man){  
        System.out.println("网名"+man.getName()+" 身份证"+man.getId()+"时间到下机...");  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
        while(yinye){  
            try {  
                Wangmin man = queue.take();  
                xiaji(man);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
    }  
      
    public static void main(String args[]){  
        try{  
            System.out.println("网吧开始营业");  
            WangBa siyu = new WangBa();  
            Thread shangwang = new Thread(siyu);  
            shangwang.start();  
              
            siyu.shangji("路人甲", "123", 1);  
            siyu.shangji("路人乙", "234", 10);  
            siyu.shangji("路人丙", "345", 5);  
        }  
        catch(Exception e){  
            e.printStackTrace();
        }  
    }  
}  

public class Wangmin implements Delayed {  
    
    private String name;  
    //身份证  
    private String id;  
    //截止时间  
    private long endTime;  
    //定义时间工具类
    private TimeUnit timeUnit = TimeUnit.SECONDS;
      
    public Wangmin(String name,String id,long endTime){  
        this.name=name;  
        this.id=id;  
        this.endTime = endTime;  
    }  
      
    public String getName(){  
        return this.name;  
    }  
      
    public String getId(){  
        return this.id;  
    }  
      
    /**
     * 用来判断是否到了截止时间
     */  
    @Override  
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        //return unit.convert(endTime, TimeUnit.MILLISECONDS) -  unit.convert(System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
      return endTime - System.currentTimeMillis();
    }  
  
    /**
     * 相互批较排序用
     */  
    @Override  
    public int compareTo(Delayed delayed) {  
      Wangmin w = (Wangmin)delayed;  
        return this.getDelay(this.timeUnit) -  w.getDelay(this.timeUnit) > 0 ? 1:0;  
    }  
}  

 

作者:秃了也弱了。
来源链接:https://blog.csdn.net/A_art_xiang/article/details/107654407

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