问题:ArrayList  等线程不安全

当多线程并发修改一个集合数据时,可能同一个下标位置被覆盖。

示例代码:

一个List,我们创建10个线程,每个线程往这个List中添加1000条数据,结果往往不是预期的10000个大小:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit; /**
* @ClassName ForkJoinPoolArrayListNotSafe
* @projectName: object1
* @author: Zhangmingda
* @description: XXX
* date: 2021/4/28.
*/
public class ForkJoinPoolArrayListNotSafe {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 存放数据的集合
*/
List<Integer> nums = new ArrayList<>();
/**
* 随机数类
*/
Random random = new Random();
/**
* 线程池
*/
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
/**
* 线程池提交任务类
*/
for (int j=0; j<10; j++){
forkJoinPool.submit(new RecursiveAction() {
@Override
protected void compute() {
for (int i=0; i<1000; i++){
nums.add(random.nextInt());
}
}
});
System.out.println((j+1) + "千次提交");
}
/**
* 等待执行结束
*/
forkJoinPool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);
/**
* 关闭提交入口
*/
forkJoinPool.shutdown();
/**
* 查看执行结果
*/
System.out.println("计算结果:num.size():" + nums.size());
}
}

1、非线程安全集合~转~线程安全包装方法:Collections.synchronizedXXXXX(非线程安全集合)

将非线程安全集合转为线程安全集合(底层实现逻辑:synchronized 效果变为串行)Collctions提供了如下几个静态方法

  • static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c): 通过c返回一个线程安全的Collection
  • static <T> List synchronizedList(List<T> list):通过List返回一个线程安全的List
  • static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> map):通过map返回一个线程安全的map
  • static <T> Set<T> synchronizedSet(Set set): 通过set返回一个线程安全的set
  • static <K,V> SortedMap<K,V> synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> sortedMap): 通过sortedMap返回一个线程安全的SortedMap
  • static <T> SortedSet<T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> sortedSet): 通过SortedSet返回一个线程安全的SortedSet

如上示例代码包装后:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit; /**
* @ClassName ForkJoinPoolArrayListSynchornized
* @projectName: object1
* @author: Zhangmingda
* @description: XXX
* date: 2021/4/28.
*/
public class ForkJoinPoolArrayListSynchornized {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 集合包装类包装线程不安全集合
*/
List<Integer> nums = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>
());
Random random = new Random();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
/**
* 提交多线程任务向集合添加1万个元素
*/
for (int j=0; j<10; j++){
for (int i=0; i<1000; i++){
forkJoinPool.submit(new RecursiveAction() {
@Override
protected void compute() {
nums.add(random.nextInt());
}
});
}
}
/**
* 等待执行结果
*/
forkJoinPool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
forkJoinPool.shutdown();
System.out.println("num.size():" + nums.size());
}
}

2、线程安全的集合(Java.util.concurrent包下)

从Java5开始,在Java.util.concurrent包下提供了大量支持高效并发访问的集合接口和实现类,如下图所示以Concurrent开头的集合类,和 CopyOnWrite开头的集合类都是。
 
以Concurrent开头的集合类,代表了支持并发访问的集合,它们可以支持多个线程并发写入访问,这些写入线程的所有操作都是线程安全的,但读取操作不必锁定。Concurrent开头的集合类采用了更复杂的算法来保证永远不会锁住整个集合,因此在并发写入时有较好的性能。
  • ConcurrentLinkedQueue
  • ConcurrentHashMap
当多个线程共享访1个公共集合时,ConcurrentLinkedQueue是很好的选择
ConcurrentLinkedQueue不允许使用null元素,ConcurrentLinkedQueue 实现了多线程的高效访问。多个线程访问 ConcurrentLinkedQueue 集合时无须等待。
 
在默认情况下ConcurrentHashMap支持16个线程并发写入,当有超过16个线程并发向该Map中写入数据时,可能有某些线程需要等待。实际上程序通过设置ConcurrentHashMap构造参数(默认值为16)来支持更多的并发写入线程。
与普通集合不同的是,因为ConcurrentLinkedQueue,ConcurrentHashMap支持多线程并发访问,所以当使用迭代器来遍历集合元素时,该迭代器可能不能反映出创建迭代器之后所做的修改,但程序不会抛出任何异常

3、CopyOnWrite集合的介绍:

当线程对 CopyOnWriteArrayList 集合执行读取操作时,线程将会直接读取集合本身,无须加锁与阻塞。当线程对CopyOnWriteArrayList集合执行写入操作 ,
该集合会在底层复制一份新的数组,接下来对新的数组执行写入操作。由于对CopyOnWriteArrayList集合写入操作都是对数组的副本执行复制操作,因此它是线程安全的。
但是写入的时候需要频繁的复制底层的数组,所以会造成写入的性能很差。所以它适合于大量读,但是写很少的情况。
CopyOnWriteArraySet底层其实就是封装了一个CopyOnWriteArrayList所以,他们两个底层原理一样
 

如上示例用CopyOnWriteArrayList代替

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit; /**
* @ClassName ForkJoinPoolArrayListSynchornized
* @projectName: object1
* @author: Zhangmingda
* @description: XXX
* date: 2021/4/28.
*/
public class ForkJoinPoolCopyOnWriteArrayList {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/**
* 集合包装类包装线程不安全集合
*/
List<Integer> nums = new CopyOnWriteArrayList<>
();
Random random = new Random();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
/**
* 提交多线程任务向集合添加1万个元素
*/
for (int j=0; j<10; j++){
for (int i=0; i<1000; i++){
forkJoinPool.submit(new RecursiveAction() {
@Override
protected void compute() {
nums.add(random.nextInt());
}
});
}
}
/**
* 等待执行结果
*/
forkJoinPool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
forkJoinPool.shutdown();
System.out.println("num.size():" + nums.size());
}
}

测试ConcurrentHashMap:

import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit; /**
* @ClassName ForkJoinPoolConcurrentHashMapTest
* @projectName: object1
* @author: Zhangmingda
* @description: XXX
* date: 2021/4/28.
*/
public class ForkJoinPoolConcurrentHashMapTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Map<String,Integer> persons = new ConcurrentHashMap<>();
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
Random random = new Random();
for (int i=0; i<10; i++){
for (int j=0; j<1000; j++) {
pool.submit(new RecursiveAction() {
@Override
protected void compute() {
persons.put("random:" + random.nextInt(), random.nextInt());
}
});
}
}
pool.awaitTermination(15, TimeUnit.MILLISECONDS);
persons.forEach((k,v) -> System.out.println(k + "=" +v));
pool.shutdown();
System.out.println("persons.size:" + persons.size());
}
}

java 多线程 集合的包装方法Collections.synchronizedXXXXX;线程安全的集合类:Java.util.concurrent.ConcurrentXXX;java.util.concurrent.CopyOnWriteXXXX的更多相关文章

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