JUC---02

目录

• 1.1 集合安全问题
  • 1.1.1 ListNotSafe
  • 1.1.2 MapNotSafe
  • 1.1.3 SetNotSafe

1.1 集合安全问题

1.1.1 ListNotSafe

首先看一个例子：

public class ListNotSafeDemo {
    //ArrayList线程不安全
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        List<Object> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        CopyOnWriteArrayList<Object> copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();

        //30个线程对list进行修改和读取操作
        for (int i = 0; i < 30; ++i)
            new Thread(() -> {
                list.add(5);
                System.out.println(list);
            }).start();
    }
}

用ArrayList在多线程操作下的结果：

[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
Process finished with exit code 0

可以看到结果是多个线程互相争夺对list的写入权导致结果不是依次增长。

解决办法：

• Vector (保证安全,效率低)
• Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()) (保证安全,效率低)
• CopyOnWriteArrayList

采用线程安全之后的效果：

[5]
[5, 5]
[5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]

Process finished with exit code 0

对于第三种写时复制说一下它的原理：

Copy-On-Write是一种程序设计的优化方法，多线程在不修改对象时可以共享一个对象地址空间，如果某一个线程要求修改对象时，需要首先将原来对象复制一份，在新复制的对象地址空间上修改对象内容，其他线程访问此对象时还是访问之前的旧对象，当新对象修改完成后，再将旧对象的指针指向新对象，这种优化方法适合读多写少的场景，体现了读写分离思想。从JDK1.5起;">使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

1.1.2 MapNotSafe

关于Map都知道的是HashMap是线程不安全的（HashMap的初始化默认容量为16,扩容后为原来的2倍）,在多个线程同时进行操作的时候大概率可能会抛出 ConcurrentModificationException 异常。此异常是同时对集合进行修改时会抛出的异常

突然想到一个知识点：loadFactory为什么是0.75？

答：哈希因子越小，空间利用率越低，那么数组存放的元素就越少,后果就是冲突减少了，查询效率提高了，但是空间大大浪费

如果哈希因子为1，数组倒是用满了，但是冲突的几率变大了，查询变慢，所以权衡以上设置为0.75。

。。。。。跑题了。。。。。

• Map里也有线程安全的：HashTable,但是HashTable的同步基于synchronized（所谓的重锁）,所以他的效率并不高。
• Collections仍然提供了 SynchronizedMap,底层还是基于 synchronized,不建议使用这个
• 重点来了ConcurrentHashMap: 并发map,很好的支持高性能和高并发.jdk1.7之前使用分段数组+链表实现,jdk1.8后使用 数组+链表/红黑树实现.jdk1.7之前给每段数据加锁,当一个线程访问其中一段数据时,其他数据也能被其他线程访问,也是非常的高效jdk1.8后使用数组+链表/红黑树实现,其扩容等机制与HashMap一样,但是控制并发的方法改为了CAS+synchronized。synchronized锁的只是链表的首节点或红黑树的首节点,这样一来,只要节点不冲突(hash不冲突),synchronized也不会触发,更加高效
• ConcurrentSkipListMap : 跳表map

1.1.3 SetNotSafe

首先来说不安全的set:

• HashSet:
  • HashSet底层使用HashMap实现,它使用一个固定的Object作为Value,用户写的值为Key
  • HashSet是线程不安全的,允许存null,不保证对象的有序性,因为HashSet的底层使用的是HashMap
  • 所以它默认的初始化容量为16
    
    线程安全的Set:
  • 1: 和List一样Collections仍然提供了synchronizedSet
  • 2: CopyOnWriteArraySet,值得一提的是:CopyOnWriteArraySet使用CopyOnWriteArrayList实现
    
    不安全的DEMO:

public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Runnable run = ()->{
            set.add(UUID.randomUUID().toString());
            System.out.println(set);
        };

        //30个线程对set进行修改和读取操作
        for(int i = 0 ; i < 100; ++i)
        {
            new Thread(run).start();
        }

        /**
         *
         * 大概率可能会抛出 ConcurrentModificationException 异常
         *
         * 此异常是同时对集合进行修改时会抛出的异常
         */
    }
}