集合
java中的集合一般分為List蚣常、Map继榆、Set巾表、Queue汁掠。
List
列表集合
- ArrayList：最常用的List略吨，底層為Object數(shù)組集币，繼承了
RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable等接口。
繼承RandomAccess表示該類支持快速隨機訪問翠忠，盡量用for(int i = 0; i < size; i++) 來遍歷鞠苟。反之使用Iterator迭代器。
繼承Cloneable表示該類支持淺拷貝秽之。
繼承java.io.Serializable表示該類支持序列化
- LinkedList：底層實現(xiàn)為雙向鏈表当娱。不支持隨機訪問。實現(xiàn)Queue接口考榨，支持隊列操作跨细。
- Vector：線程安全的ArrayList，所有方法全部使用synchronized標(biāo)記河质。雖然方法都是線程安全的冀惭，但是如果使用Iterator迭代器進(jìn)行遍歷的話，還是線程不安全的掀鹅。但是使用foreach()方法進(jìn)行遍歷是線程安全的散休。
- CopyOnWriteArrayList：底層實現(xiàn)為Object數(shù)組，方法是線程不安全的乐尊，但是遍歷是線程安全的戚丸。通過拷貝List實現(xiàn)遍歷安全。
Map
鍵值對集合
- HashMap：最常用的Map扔嵌，線程不安全限府，允許key和value為null，內(nèi)部使用Node數(shù)組保存k-v數(shù)據(jù)痢缎。默認(rèn)大小為16胁勺，調(diào)節(jié)因子為0.75（表示當(dāng)元素達(dá)到數(shù)組大小的0.75時，數(shù)據(jù)進(jìn)行擴容牺弄，擴大兩倍）姻几。通過計算key的hash值來確定key-value的位置。如果出現(xiàn)位置沖突势告，jdk1.8前是形成鏈表蛇捌，jdk1.8及以后引入鏈表+紅黑樹，默認(rèn)鏈表元素大于8時紅黑樹化咱台，樹元素小于6時鏈表化络拌。
- HashTable：線程不安全，key和value不允許null回溺，內(nèi)部使用Entry數(shù)組保存數(shù)據(jù)春贸。不常用混萝，為什么不用HashMap。
- SynchronizedMap：線程安全萍恕，由synchronizedMap創(chuàng)建逸嘀，實現(xiàn)線程安全的方式是通過synchronized調(diào)用相關(guān)方法。并發(fā)性能差允粤。
- ConcurrentHashMap：線程安全的HashMap崭倘，實現(xiàn)方式為CAS操作（jdk1.8之前為分段鎖）。并發(fā)性能好类垫。
Set
不重復(fù)的集合
- HashSet：最常用的Set司光，一般用來過濾數(shù)據(jù)、保存配置悉患，底層使用HashMap的key保存數(shù)據(jù)（實現(xiàn)數(shù)據(jù)不重復(fù)）残家。
- TreeSet：可以按某個順序保存數(shù)據(jù)，通過構(gòu)造方法傳入Comparator實現(xiàn)售躁。
Queue
隊列
- LinkedList：上面有
- BlockingQueue：阻塞隊列坞淮，多線程中實現(xiàn)線程的通信，經(jīng)常使用迂求。常用LinkedBlockingQueue碾盐，通過分離讀寫鎖實現(xiàn)并發(fā)。還有ArrayBlockingQueue揩局，單鎖實現(xiàn)并發(fā)毫玖。
多線程
synchronizd
java中，每個對象都自帶監(jiān)視器凌盯。synchronizd有三種使用方式：
-
synchronizd(object){...}付枫，對任意代碼塊加鎖。線程會嘗試獲取object的監(jiān)視器驰怎，成功獲取的線程進(jìn)入臨界區(qū)阐滩。其他線程阻塞。直到臨界區(qū)代碼執(zhí)行完畢县忌，釋放object的監(jiān)視器掂榔，其他線程再次進(jìn)行競爭。保證了臨界區(qū)一次只有一個線程進(jìn)入症杏。 - synchronizd修飾普通方法装获，線程會嘗試獲取該方法對象的監(jiān)視器。如果兩個不同對象調(diào)用同一個synchronizd修飾的方法厉颤，無法保證線程執(zhí)行的唯一性穴豫，synchronizd不會發(fā)揮作用。
- synchronizd修飾靜態(tài)方法逼友，線程會嘗試獲取該方法類的監(jiān)視器精肃。Class對象的唯一性會保證synchronizd發(fā)揮作用秤涩。
如果1中的object為Class對象，那么效果與3相同司抱。
synchronizd為可重入鎖筐眷。可以在獲取對象的監(jiān)視器后状植，再次調(diào)用同對象的synchronizd浊竟。
volatile
volatile可以保證所有線程看到的變量值都是最新的怨喘。任何線程修改了volatile變量津畸，會立刻反映到其他線程中。
如果變量不用volatile修飾必怜，那么線程對變量的修改不會立刻反映到其他線程中肉拓，因為有本地緩存。如果不用volatile梳庆，可以用synchronizd（Lock）實現(xiàn)變量的刷新暖途。離開synchronizd代碼塊時，所有的修改會強制刷新入主內(nèi)存膏执。
volatile保證可見性驻售，不保證原子性。如果有對volatile變量的原子性操作更米，需要加鎖欺栗。
volatile可以防止 JVM 進(jìn)行指令重排優(yōu)化。
禁止重排序的規(guī)則為：第一個操作為volatile讀征峦；第二個操作為volatile寫迟几；第一個操作為volatile寫，第二個操作為volatile讀栏笆。
禁止重排序可以防止因為重排序在多線程環(huán)境下引起的順序一致性錯誤类腮。
private static Map<String,String> value ;
private static volatile boolean flag = fasle ;
//以下方法發(fā)生在線程 A 中 初始化 Map
public void initMap(){
//耗時操作
value = getMapValue() ;//1
flag = true ;//2
}
//發(fā)生在線程 B中 等到 Map 初始化成功進(jìn)行其他操作
public void doSomeThing(){
while(!flag){
sleep() ;
}
//dosomething
doSomeThing(value);
}
如果flag不用volatile修飾，那么線程A有可能會先執(zhí)行2再執(zhí)行1蛉加，這樣會造成錯誤蚜枢。同時volatile修飾的變量可以保證線程A改變flag的值之后，線程B立刻可見针饥。否則容易因為緩存導(dǎo)致死循環(huán)厂抽。
Lock
鎖接口，主要實現(xiàn)類為ReentrantLock打厘、ReadLock和WriteLock修肠。
- ReentrantLock：可重入鎖，最普通的Lock實現(xiàn)類户盯。
- ReentrantReadWriteLock：讀寫分離鎖嵌施，繼承自ReadWriteLock饲化，內(nèi)部實現(xiàn)了ReadLock和WriteLock，讀鎖和寫鎖吗伤。通過分離讀寫提高并發(fā)性吃靠。允許同時多個讀線程，只允許同時單個寫線程（此時不允許讀）足淆。適用于讀多寫少巢块。
- void lock()：加鎖操作
- void lockInterruptibly() throws InterruptedException：可以拋出中斷異常的加鎖
- boolean tryLock()：嘗試獲取鎖，返回結(jié)果
- boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException：嘗試在指定的時間內(nèi)獲取鎖巧号，可以被中斷族奢。
- void unlock()：解鎖操作，這個操作是必須的丹鸿，一般放在finally中執(zhí)行越走。
如果想用Lock進(jìn)行同步操作，注意多個線程中操作同一個Lock靠欢。
ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor線程池廊敌，可以自定義線程池的所有參數(shù)。
推薦通過new ThreadPoolExecutor()創(chuàng)建線程池
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
- corePoolSize：線程池核心線程门怪，線程池啟動和平時運行的線程數(shù)骡澈。
- maximumPoolSize：線程池最大線程。當(dāng)workQueue中放滿之后掷空，會啟動額外的線程肋殴，最大為maximumPoolSize。
- keepAliveTime：當(dāng)線程池中線程的數(shù)量超過corePoolSize時拣帽，閑置線程會在keepAliveTime后被回收疼电，直到線程數(shù)變?yōu)閏orePoolSize。
- unit：keepAliveTime的時間單位
- workQueue：任務(wù)阻塞隊列减拭，當(dāng)任務(wù)無法被線程池中的線程接手處理時蔽豺，會暫時存放在workQueue阻塞隊列中。直到線程池處理完當(dāng)前任務(wù)拧粪，然后從workQueue中獲取任務(wù)進(jìn)行處理修陡。
- threadFactory：線程工廠，在新線程創(chuàng)建時對其進(jìn)行初始化可霎。
- handler：拒絕策略魄鸦。當(dāng)workQueue已滿，線程數(shù)達(dá)到maximumPoolSize癣朗，線程池會執(zhí)行拒絕策略拾因。
線程池規(guī)則
線程池的線程執(zhí)行規(guī)則跟任務(wù)隊列有很大的關(guān)系。
下面都假設(shè)任務(wù)隊列沒有大小限制：
- 如果線程數(shù)量 <= 核心線程數(shù)量，那么直接啟動一個核心線程來執(zhí)行任務(wù)绢记，不會放入隊列中扁达。
- 如果線程數(shù)量 > 核心線程數(shù)，但 <= 最大線程數(shù)蠢熄，并且任務(wù)隊列是LinkedBlockingDeque的時候跪解，超過核心線程數(shù)量的任務(wù)會放在任務(wù)隊列中排隊。
- 如果線程數(shù)量 > 核心線程數(shù)签孔，但 <= 最大線程數(shù)叉讥，并且任務(wù)隊列是SynchronousQueue的時候，線程池會創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)饥追，這些任務(wù)也不會被放在任務(wù)隊列中图仓。這些線程屬于非核心線程，在任務(wù)完成后判耕，閑置時間達(dá)到了超時時間就會被清除透绩。
- 如果線程數(shù)量 > 核心線程數(shù)，并且 > 最大線程數(shù)壁熄，當(dāng)任務(wù)隊列是LinkedBlockingDeque，會將超過核心線程的任務(wù)放在任務(wù)隊列中排隊碳竟。也就是當(dāng)任務(wù)隊列是LinkedBlockingDeque并且沒有大小限制時草丧，線程池的最大線程數(shù)設(shè)置是無效的，他的線程數(shù)最多不會超過核心線程數(shù)莹桅。
- 如果線程數(shù)量 > 核心線程數(shù)昌执，并且 > 最大線程數(shù)，當(dāng)任務(wù)隊列是SynchronousQueue的時候诈泼，線程池會執(zhí)行拒絕策略懂拾。
任務(wù)隊列大小有限時：
- 當(dāng)LinkedBlockingDeque塞滿時，新增的任務(wù)會直接創(chuàng)建新線程來執(zhí)行铐达，當(dāng)創(chuàng)建的線程數(shù)量超過最大線程數(shù)量時岖赋，線程池會執(zhí)行拒絕策略。
- SynchronousQueue沒有數(shù)量限制瓮孙。因為他根本不保持這些任務(wù)唐断，而是直接交給線程池去執(zhí)行。當(dāng)任務(wù)數(shù)量超過最大線程數(shù)時杭抠。線程池會執(zhí)行拒絕策略脸甘。
多線程通信
- wait和notify：最基礎(chǔ)的線程通信，wait使線程等待偏灿，notify喚醒等待線程丹诀。通過對象實現(xiàn)，類似
synchronizd(object)。 - CountDownLatch：倒計數(shù)器铆遭，await檢查計數(shù)器是否為0扁藕，countDown使計數(shù)減1。
- CyclicBarrier：實現(xiàn)線程間的相互等待疚脐，當(dāng)所有線程調(diào)用await后亿柑，所有線程開始向下執(zhí)行。
- Callable：有返回值的Runnable棍弄，可以使用FutureTask接收返回值望薄，會阻塞。如果使用線程池呼畸，則不會阻塞痕支。
- BlockingQueue：阻塞隊列。生產(chǎn)者-消費者模型中經(jīng)常使用蛮原。
