5_集合的线程安全

Posted 2021-10-05 root_zhb

集合的线程安全

• 1、ArrayList
• • 1.1、线程不安全演示
  • 1.2、解决方案-Vector
  • 1.3、解决方案-Collections
  • 1.4、解决方案-CopyOnWriteArrayList
• 2、HashSet
• 2.1、线程不安全演示
• 2.2、解决方案CopyOnWriteArraySet
• 3、HashMap
• 3.1、线程不安全演示
• 3.2、解决方案ConcurrentHashMap

1、ArrayList

1.1、线程不安全演示

public class NotSafeDemo {
    //多个线程同时对集合进行修改
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                list.add(UUID.randomUUID().toString());
                System.out.println(list);
            }, "线程" + i).start();
        }
    }
}

报错：java.util.ConcurrentModificationException

1.2、解决方案-Vector

List list = new Vector();

1.3、解决方案-Collections

List list= Collections.synchronizedList(new ArrayList());

1.4、解决方案-CopyOnWriteArrayList

写时复制技术

List list=new CopyOnWriteArrayList<>();

1. 特性：

   • 它最适合于具有以下特征的应用程序：List 大小通常保持很小，只读操作远多于可变操作，需要在遍历期间防止线程间的冲突。
   • 它是线程安全的。
   • 因为通常需要复制整个基础数组，所以可变操作（add()、set() 和 remove() 等等）的开销很大。
   • 迭代器支持 hasNext(), next()等不可变操作，但不支持可变 remove()等操作。
   • 使用迭代器进行遍历的速度很快，并且不会与其他线程发生冲突。在构造迭代器时，迭代器依赖于不变的数组快照。

2. 总结：

   • 独占锁效率低：采用读写分离思想解决

   • 写线程获取到锁，其他写线程阻塞

   • 复制思想
     当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行 Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。

     这时候会抛出来一个新的问题，也就是数据不一致的问题。如果写线程还没来得及写会内存，其他的线程就会读到了脏数据。

3. “动态数组”机制

   • 它内部有个“volatile 数组”(array)来保持数据。在“添加/修改/删除”数据时，都会新建一个数组，并将更新后的数据拷贝到新建的数组中，最后再将该数组赋值给“volatile 数组”, 这就是它叫做 CopyOnWriteArrayList 的原因
   • 由于它在“添加/修改/删除”数据时，都会新建数组，所以涉及到修改数据的操作，CopyOnWriteArrayList 效率很低；但是单单只是进行遍历查找的话，效率比较高。

4. “线程安全”机制

   • 通过 volatile 和互斥锁来实现的。
   • 通过“volatile 数组”来保存数据的。一个线程读取 volatile 数组时，总能看到其它线程对该 volatile 变量最后的写入；就这样，通过 volatile 提供了“读取到的数据总是最新的”这个机制的保证。
   • 通过互斥锁来保护数据。在“添加/修改/删除”数据时，会先“获取互斥锁”，再修改完毕之后，先将数据更新到“volatile 数组”中，然后再“释放互斥锁”，就达到了保护数据的目的。

2、HashSet

2.1、线程不安全演示

public class NotSafeDemo {
    //多个线程同时对集合进行修改
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set=new HashSet<>();
        for(int i=0;i<100;i++){
            new Thread(()->{
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                System.out.println(set);
            }).start();
        }
    }
}

2.2、解决方案CopyOnWriteArraySet

Set<String> set=new CopyOnWriteArraySet<>();

3、HashMap

3.1、线程不安全演示

public class NotSafeDemo {
    //多个线程同时对集合进行修改
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,String> map=new HashMap<>();
        for(int i=0;i<100;i++){
            String key=String.valueOf(i);
            new Thread(()->{
                map.put(key,UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                System.out.println(map);
            }).start();
        }
    }
}

3.2、解决方案ConcurrentHashMap

Map<String,String> map=new ConcurrentHashMap<>();