Java concurrency之集合_動力節點Java學院整理

Java集合包

Java集合主體內容包括Collection集合和Map類；而Collection集合又可以劃分為List(隊列)和Set(集合)。

1. List的實現類主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

(01) LinkedList是雙向鏈表實現的雙端隊列；它不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) ArrayList是數組實現的隊列，它是一個動態數組；它也不是線程安全的，只適用于單線程。

(03) Vector是數組實現的矢量隊列，它也一個動態數組；不過和ArrayList不同的是，Vector是線程安全的，它支持并發。

(04) Stack是Vector實現的棧；和Vector一樣，它也是線程安全的。 

2. Set的實現類主要有: HastSet和TreeSet。

(01) HashSet是一個沒有重復元素的集合，它通過HashMap實現的；HashSet不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) TreeSet也是一個沒有重復元素的集合，不過和HashSet不同的是，TreeSet中的元素是有序的；它是通過TreeMap實現的；TreeSet也不是線程安全的，只適用于單線程。 

3.Map的實現類主要有: HashMap，WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。
(01) HashMap是存儲“鍵-值對”的哈希表；它不是線程安全的，只適用于單線程。

(02) WeakHashMap是也是哈希表；和HashMap不同的是，HashMap的“鍵”是強引用類型，而WeakHashMap的“鍵”是弱引用類型，也就是說當WeakHashMap 中的某個鍵不再正常使用時，會被從WeakHashMap中被自動移除。WeakHashMap也不是線程安全的，只適用于單線程。

(03) Hashtable也是哈希表；和HashMap不同的是，Hashtable是線程安全的，支持并發。

(04) TreeMap也是哈希表，不過TreeMap中的“鍵-值對”是有序的，它是通過R-B Tree(紅黑樹)實現的；TreeMap不是線程安全的，只適用于單線程。

更多關于這些集合類的介紹，可以參考“Java 集合系列目錄(Category)”。

為了方便，我們將前面介紹集合類統稱為”java集合包“。java集合包大多是“非線程安全的”，雖然可以通過Collections工具類中的方法獲取java集合包對應的同步類，但是這些同步類的并發效率并不是很高。為了更好的支持高并發任務，并發大師Doug Lea在JUC(java.util.concurrent)包中添加了java集合包中單線程類的對應的支持高并發的類。例如，ArrayList對應的高并發類是CopyOnWriteArrayList，HashMap對應的高并發類是ConcurrentHashMap，等等。

JUC包在添加”java集合包“對應的高并發類時，為了保持API接口的一致性，使用了”Java集合包“中的框架。例如，CopyOnWriteArrayList實現了“Java集合包”中的List接口，HashMap繼承了“java集合包”中的AbstractMap類，等等。得益于“JUC包使用了Java集合包中的類”，如果我們了解了Java集合包中的類的思想之后，理解JUC包中的類也相對容易；理解時，最大的難點是，對JUC包是如何添加對“高并發”的支持的！

JUC中的集合類

下面，我們先了解JUC包中集合類的框架；為了方便講訴，我將JUC包中的集合類劃分為3部分來進行說明。在簡單的了解JUC包中集合類的框架之后，后面的章節再逐步對各個類進行介紹。

1. List和Set

JUC集合包中的List和Set實現類包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet。

ConcurrentSkipListSet稍后在說明Map時再說明，CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下圖所示：

(01) CopyOnWriteArrayList相當于線程安全的ArrayList，它實現了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高并發的。

(02) CopyOnWriteArraySet相當于線程安全的HashSet，它繼承于AbstractSet類。CopyOnWriteArraySet內部包含一個CopyOnWriteArrayList對象，它是通過CopyOnWriteArrayList實現的。

2. Map

JUC集合包中Map的實現類包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。它們的框架如下圖所示：

(01) ConcurrentHashMap是線程安全的哈希表(相當于線程安全的HashMap)；它繼承于AbstractMap類，并且實現ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通過“鎖分段”來實現的，它支持并發。

(02) ConcurrentSkipListMap是線程安全的有序的哈希表(相當于線程安全的TreeMap); 它繼承于AbstractMap類，并且實現ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通過“跳表”來實現的，它支持并發。

(03) ConcurrentSkipListSet是線程安全的有序的集合(相當于線程安全的TreeSet)；它繼承于AbstractSet，并實現了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通過ConcurrentSkipListMap實現的，它也支持并發。

3. Queue

JUC集合包中Queue的實現類包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque。它們的框架如下圖所示：

(01) ArrayBlockingQueue是數組實現的線程安全的有界的阻塞隊列。

(02) LinkedBlockingQueue是單向鏈表實現的(指定大小)阻塞隊列，該隊列按 FIFO（先進先出）排序元素。

(03) LinkedBlockingDeque是雙向鏈表實現的(指定大小)雙向并發阻塞隊列，該阻塞隊列同時支持FIFO和FILO兩種操作方式。

(04) ConcurrentLinkedQueue是單向鏈表實現的無界隊列，該隊列按 FIFO（先進先出）排序元素。

(05) ConcurrentLinkedDeque是雙向鏈表實現的無界隊列，該隊列同時支持FIFO和FILO兩種操作方式。