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面试系列之-同步容器与高并发容器(JAVA基础)

除了提供对SortedSet进行同步包装的方法之外,java.util.Collections还提供了一系列对其他的基础容器进行同步包装的方法,如synchronizedList()方法将基础List包装成线程安全的列表容器,synchronizedMap()方法将基础Map容器包装成线程安全的容器,synchronizedCollection()方法将基础Collection容器包装成线程安全的Collection容器与同步包装方法相对应,java.util.Collections还提供了一系列同步包装类,这些包装类都是其内部类。这些同步包装类的实现逻辑很简单:实现了容器的操作接口,在操作接口上使用synchronized进行线程同步,然后在synchronized的临界区将实际的操作委托给被包装的基础容器。‍高并发容器:‍ JUC高并发容器是基于非阻塞算法(或者无锁编程算法)实现的容器类,无锁编程算法主要通过CAS(Compare And Swap)+Volatile组合实现,通过CAS保障操作的原子性,通过volatile保障变量内存的可见性。无锁编程算法的主要优点如下: (1)开销较小:不需要在内核态和用户态之间切换进程。 (2)读写不互斥:只有写操作需要使用基于CAS机制的乐观锁, 读读操作之间可以不用互斥。 JUC包中提供了List、Set、Queue、Map各种类型的高并发容器,如ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。在性能上,ConcurrentHashMap通常优于同步的HashMap,ConcurrentSkipListMap通常优于同步的TreeMap。当读取和遍历操作远远大于列表的更新操作时,CopyOnWriteArrayList优于同步的ArrayList。 List:JUC包中的高并发List主要有CopyOnWriteArrayList,对应的基础容器为ArrayList。CopyOnWriteArrayList相当于线程安全的ArrayList,它实现了List接口。在读多写少的场景中,其性能远远高于ArrayList的同步包装容器。 Set:·CopyOnWriteArraySet继承自AbstractSet类,对应的基础容器为HashSet。其内部组合了一个CopyOnWriteArrayList对象,它的核心操作是基于CopyOnWriteArrayList实现的。 ·ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序集合,对应的基础容器为TreeSet。它继承自AbstractSet,并实现了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的。 Map:·ConcurrentHashMap对应的基础容器为HashMap。JDK 6中的ConcurrentHashMap采用一种更加细粒度的“分段锁”加锁机制,JDK 8中采用CAS无锁算法。 ·ConcurrentSkipListMap对应的基础容器为TreeMap。其内部的SkipList(跳表)结构是一种可以代替平衡树的数据结构,默认是按照Key值升序的。 Queue:JUC包中的Queue的实现类包括三类:单向队列、双向队列和阻塞队列。 ·ConcurrentLinkedQueue是基于列表实现的单向队列,按照FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。新元素从队列尾部插入,而获取队列元素则需要从队列头部获取。 ·ConcurrentLinkedDeque是基于链表的双向队列,但是该队列不允许null元素。ConcurrentLinkedDeque可以当作“栈”来使用,并且高效地支持并发环境。 ·ArrayBlockingQueue:基于数组实现的可阻塞的FIFO队列。 ·LinkedBlockingQueue:基于链表实现的可阻塞的FIFO队列。 ·PriorityBlockingQueue:按优先级排序的队列。 ·DelayQueue:按照元素的Delay时间进行排序的队列。 ·SynchronousQueue:无缓冲等待队列。

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