奉劝那些刚参加工作的学弟学妹们：要想学好并发编程，这些并发容器的坑是你必须要注意的！！（建议收藏）

Posted 2021-09-15 冰河

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了奉劝那些刚参加工作的学弟学妹们：要想学好并发编程，这些并发容器的坑是你必须要注意的！！（建议收藏）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

大家好，我是冰河~~

在上一篇《亿级流量高并发秒杀系统商品“超卖”了，只因使用的JDK同步容器中存在这两个巨大的坑！！（踩坑实录，建议收藏）》中，我们主要一起学习了JDK中同步容器的两个坑，一个是在使用同步容器时可能会出现 竞态条件 的问题，一个是在使用同步容器时用 迭代器遍历容器 可能会踩坑。

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其实，在JDK1.5之前的线程安全的容器，大多数都是指同步容器，使用同步容器进行并发编程时，最大的问题就是性能很差。因为同步容器中的所有方法都是使用synchronized锁进行互斥，串行度太高了，无法真正的做到并行。

所以，在JDK1.5之后，JDK中提供了并发性能更好的容器。JDK1.5及之后的版本中，提供的线程安全的容器，一般被称为并发容器。

并发容器

与同步容器一样，并发容器在总体上也可以分为四大类，分别为：List、Set、Map和Queue。总体上如下图所示。

接下来，我们分别介绍下这些并发容器在使用时的注意事项和避免踩到的坑。

List

并发容器中的List相对来说比较简单，就一个CopyOnWriteArrayList。大家可以从字面的意思中就能够体会到：CopyOnWrite，在写的时候进行复制操作，也就是说在进行写操作时，会将共享变量复制一份。那这样做有什么好处呢？最大的好处就是：读操作可以做到完全无锁化。

在CopyOnWriteArrayList内部维护了一个数组，成员变量array指向这个数组，其核心源代码如下所示。

private transient volatile Object[] array;
final Object[] getArray() {
	return array;
}
final void setArray(Object[] a) {
	array = a;
}

当进行操作时，都是基于array指向的这个内部数组进行的。例如，我们使用Iterator迭代器遍历这个数组时，会按照下图所示的方式进行读操作。

如果在遍历CopyOnWriteArrayList时发生写操作，例如，向数组中增加一个元素时，CopyOnWriteArrayList则会将内部的数组复制一份出来，然后会在新复制出来的数组上添加新的元素，添加完再将array指向新的数组，如下图所示。

对于CopyOnWriteArrayList的其他写操作和添加元素的操作原理相同，这里就不再赘述了。

使用CopyOnWriteArrayList时需要注意的是：

CopyOnWriteArrayList只适合写操作比较少的场景，并且能够容忍读写操作在短时间内的不一致。
CopyOnWriteArrayList的迭代器是只读的，不支持写操作。

Set

对于Set接口来说，并发容器中主要有两个实现类，一个是CopyOnWriteArraySet，另一个是ConcurrentSkipListSet。其中，CopyOnWriteArraySet的使用场景、原理与注意事项和CopyOnWriteArrayList一致。而ConcurrentSkipListSet的使用场景、原理和注意事项和下文的ConcurrentSkipListMap一致。这里，我就不再赘述啦。

Map

在并发容器中，Map接口的实现类主要有ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap，而ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap最大的区别就是：ConcurrentHashMap的Key是无序的，而ConcurrentSkipListMap的Key是有序的。

在使用ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap时，需要注意的是：ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap的Key和Value都不能为空。

这里，我们可以将Map相关的类总结成一个表格，如下所示。

Map的实现类	Key是否可为空	Value是否可为空	是否是线程安全的
HashMap	是	是	否
TreeMap	否	是	否
HashTable	否	否	是
ConcurrentHashMap	否	否	是
ConcurrentSkipListMap	否	否	是

这样，大家记忆起来就方便多了。

这里，ConcurrentSkipListMap是基于“跳表”实现的，跳表的插入、删除、查询的平均时间复杂度为O(log n)，这些时间复杂度在理论上与线程数没有关系。如果要追求性能的话，可以尝试使用ConcurrentSkipListMap。

Queue

在Java的并发容器中，Queue相对来说比较复杂。我们先来了解几个概念：

阻塞队列：阻塞一般就是指当队列已满时，入队操作会阻塞；当队列为空时，出队操作就会阻塞。
非阻塞队列：队列的入队和出队操作不会阻塞。
单端队列：队列的入队操作只能在队尾进行，队列的出队操作只能在队首进行。
双端队列：队列的入队操作和出队操作都可以在队首和队尾进行。

我们可以将上述的队列进行组合，将队列分为单端阻塞队列、双端阻塞队列、单端非阻塞队列和双端非阻塞队列。

在Java的并发容器中，会使用明显的标识来区分不同类型的队列。

阻塞队列一个明显的标识就是使用Blocking修饰，例如，ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是阻塞队列。
单端队列会使用Queue标识，例如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue也是单端队列。
双端队列会使用Deque标识，例如LinkedBlockingDeque和ConcurrentLinkedDeque都是双端队列。

接下来，我们就分别简单聊聊这四种类型的队列。

单端阻塞队列

在Java的并发容器中，单端阻塞队列的主要实现是BlockingQueue，主要包括：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、PriorityBlockingQueue和DelayQueue。