JAVA高并发集合详解

• Queue（队列）
  主要是为了高并发准备的容器
  Deque：双端队列，可以反方向装或者取
• 最开始jdk1.0只有Vector和hashtable 默认所有方法都实现了synchronized锁,线程安全但性能比较差，因此后续SUN意识到这个问题之后加了完全没加锁的hashmap，但是由于Hashmap完全没锁，SUN又想到能不能让Hashmap在有锁的时候用呢，此时添加了Collection，里面有一个Collection.synchronizedMap(new HashMap()),将Hashmap变成了加锁的版本，里面锁的粒度变小了，能部分提高性能，在JUC之后，新出来了ConcurrentHashtable由于Hashtable和Vectoy是古老的版本带过来的，所以现在基本不用，知道就行。
  1、HashTable性能测试
  

  public class Constants {
      public static final int COUNT = 1000000;
      public static final int THREAD_COUNT = 100;
  }

  public class T01_TestHashtable {
      static Hashtable<UUID, UUID> m = new Hashtable<>();
      static int count = Constants.COUNT;
      static UUID[] keys = new UUID[count];
      static UUID[] values = new UUID[count];
      static final int THREAD_COUNT = Constants.THREAD_COUNT;
      static {
          for (int i = 0; i < count; i++) {
              keys[i] = UUID.randomUUID();
              values[i] = UUID.randomUUID();
          }
      }
      static class MyThread extends Thread {
          int start;
          int gap = count/THREAD_COUNT;
          public MyThread(int start) {
              this.start = start;
          }
          @Override
          public void run() {
              for(int i=start; i<start+gap; i++) {
                  m.put(keys[i], values[i]);
              }
          }
      }
      public static void main(String[] args) {
          long start = System.currentTimeMillis();
          Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT];
          for(int i=0; i<threads.length; i++) {
              threads[i] =
              new MyThread(i * (count/THREAD_COUNT));
          }
          for(Thread t : threads) {
              t.start();
          }
          for(Thread t : threads) {
              try {
                  t.join();
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
          long end = System.currentTimeMillis();
          System.out.println(end - start);
          System.out.println(m.size());
          //-----------------------------------
          start = System.currentTimeMillis();
          for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
              threads[i] = new Thread(()->{
                  for (int j = 0; j < 10000000; j++) {
                      m.get(keys[10]);
                  }
              });
          }
          for(Thread t : threads) {
              t.start();
          }
          for(Thread t : threads) {
              try {
                  t.join();
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
          end = System.currentTimeMillis();
          System.out.println(end - start);
      }
  }

  相对来说，插入的时候ConcurrentHashMap相对于HashMap效率没有明显提高，但是读取的时候效率高很多。

• ConcurrentSkipListMap 跳表结构，由于CAS在Tree这种结构上操作太复杂，然后冒出了跳表这种结构，底层时链表，为了查找效率，提取关键元素，制作新的链表，找的时候先找11->78,发现元素比78小，则与11比较，如果大，则在11-78中找，明显效率提高了。
  跳表：
  
• 多线程尽量使用Queue，少用List、Set
• CopyOnWrite,写时复制，读的时候不加锁，写的时候加锁，原理是：会在原来基础上Copy一个出来数组，在新的数组上写，写完后将引用指向新数组，过程中读的时候读的是原来数组，当写的过程结束之后读得是新数组，写时复制
• CopyOnWriteArrayList，写（添加）的时候是加了锁的，里面先获取原数组的长度，创建新数组长度为原数组+1，读（get）的时候是加了锁的
  

  public boolean add(E e) {
          final ReentrantLock lock = this.lock;
          lock.lock();
          try {
              Object[] elements = getArray();
              int len = elements.length;
              Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
              newElements[len] = e;
              setArray(newElements);
              return true;
          } finally {
              lock.unlock();
          }
      }

      public E get(int index) {
          return get(getArray(), index);
      }

• BlockingQueue  为线程池做准备，重点在blocking上，阻塞队列，有很多对多线程友好的方法。
  1、常用的一共三种，分别是无界的LinkedBlockingQueue（表示用Linked实现是，无界，除非内存溢出，添加方法put的区别是，put方法非要添加，如果满了就阻塞住，取方法    take（），非要取，如果没有了就阻塞，阻塞的原理就是实现了park（），线程阻塞住，进入wait状态）、
  2、有界的ArrayBlockingQueue（表示用Array实现是，有界，除非内存溢出，满了之后程序会阻塞住，等消费者）、
  3、DelayQueue（实现时间上的排序）、
  4、synchronusQueue（实现线程中间传输内容、任务）、
  5、TransferQueue（是前面几种的组合，也可以传输任务，并且不是传递一个，可以传递多个）
• ConcurrentLinkedQueue
  里面一些友好的方法添加 offer（）（返回值是Boolean类型，true表示成功，）、peak（）（取）
• Queue 与 List的区别，主要在于Queue添加了很多对线程友好的API，比如offer peek poll
  这其中一个子类BlockingQueue在上面（offer peek poll）的基础上添加了put take ->主要是实现了阻塞，可以自然而然的实现任务队列，也就是生产者、消费者模型，这是多线程中最重要的模型，是MQ的基础（必问内容）
• DelayQueue，可以实现等待时间，类实现Delayed接口，同时设置运行时间runningtime，时间等待越短的优先运行，实现Compare接口，重写方法来确定任务执行队列
  按时间进行任务调度。本质是priorityQueue。
  

      static BlockingQueue<MyTask> tasks = new DelayQueue<>();
  
      static Random r = new Random();
  
      static class MyTask implements Delayed {
          String name;
          long runningTime;
  
          MyTask(String name, long rt) {
              this.name = name;
              this.runningTime = rt;
          }
  
          @Override
          public int compareTo(Delayed o) {
              if(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) < o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS))
                  return -1;
              else if(this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) > o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS))
                  return 1;
              else
                  return 0;
          }
  
          @Override
          public long getDelay(TimeUnit unit) {
  
              return unit.convert(runningTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
          }
  
          @Override
          public String toString() {
              return name + " " + runningTime;
          }
      }

  main方法：

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          long now = System.currentTimeMillis();
          MyTask t1 = new MyTask("t1", now + 1000);
          MyTask t2 = new MyTask("t2", now + 2000);
          MyTask t3 = new MyTask("t3", now + 1500);
          MyTask t4 = new MyTask("t4", now + 2500);
          MyTask t5 = new MyTask("t5", now + 500);
  
          tasks.put(t1);
          tasks.put(t2);
          tasks.put(t3);
          tasks.put(t4);
          tasks.put(t5);
  
          System.out.println(tasks);
  
          for(int i=0; i<5; i++) {
              System.out.println(tasks.take());
          }
      }

  结果：

  t5 1587472415617
  t1 1587472416117
  t3 1587472416617
  t2 1587472417117
  t4 1587472417617

• PriorityQueue,会默认对任务排序，最小最优先，里面是小顶堆
  Demo：
  

  public class T07_01_PriorityQueque {
      public static void main(String[] args) {
          PriorityQueue<String> q = new PriorityQueue<>();
          q.add("c");
          q.add("e");
          q.add("a");
          q.add("d");
          q.add("z");
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(q.poll());
          }
      }
  }
  //打印结果:a、c、d、e、z

• synchronusQueue，容量为0，不是用来装东西，主要是用来一个线程给另一个线程下达任务，与之前的exchanger容器类似，不可以用add方法，里面容器为0，不可以装东西。应用场景是：做某件事需要等待结果完成才继续执行接下来的任务。