集合框架基础

目录

1.常用的集合类

2.哪些集合类是线程安全的

3.Java集合的快速失败机制 “fail-fast”

4.怎么确保一个集合不能被修改

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1.常用的集合类

Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口：

（1） Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口；

（2） Map接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等；

（3） Set接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等；

（4） List接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等；

2.哪些集合类是线程安全的

（1）Vector：就比Arraylist多了个 synchronized （线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用。

（2）hashTable：就比hashMap多了个synchronized (线程安全)，不建议使用。

（3）ConcurrentHashMap：是Java5中支持高并发、高吞吐量的线程安全HashMap实现。它由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment数组在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键-值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构；一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素；每个Segment守护着一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。（推荐使用）

3.Java集合的快速失败机制 “fail-fast”

        是java集合的一种错误检测机制，当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生fail-fast 机制。

        例如：假设存在两个线程（线程1、线程2），线程1通过Iterator在遍历集合A中的元素，在某个时候线程2修改了集合A的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast机制。

        原因：迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

解决办法：

（1）在遍历过程中，所有涉及到改变modCount值得地方全部加上synchronized；

（2） 使用CopyOnWriteArrayList来替换ArrayList；它通过一种称为“写时复制”（Copy-On-Write）的方法来实现线程安全。简而言之，每当我们尝试修改这个列表（如添加、删除元素）时，它实际上并不直接在当前的列表上进行修改，而是先将当前列表复制一份，然后在这个副本上进行修改，修改完毕后再将原列表的引用指向新修改过的列表。这种机制确保了在读操作期间数据的不变性，非常适合读多写少的场景。

4.怎么确保一个集合不能被修改

        可以使用 Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合，这样改变集合的任何操作都会抛出 Java. lang. UnsupportedOperationException 异常。

示例代码如下：

List<String> list = new ArrayList<>();
list. add("x");
Collection<String> clist = Collections. unmodifiableCollection(list);
clist. add("y"); // 运行时此行报错
System. out. println(list. size());