肖哥弹架构博客

`ForkJoinTask` 与工作窃取算法是 Java 并行计算的精髓，专为充分利用多核处理器而设计。这种算法通过将大型任务分解为小块，允许线程动态地“窃取”其他线程的任务来执行，从而实现工作负载的平衡。对于需要处理大量数据或执行复杂计算的开发者来说，理解这一算法的机制是提高程序性能的关键。它不仅简化了并行编程的复杂性，还极大地提升了计算效率，特别是在面对大规模并行处理任务时。

布隆过滤器（Bloom Filter）是一种空间效率很高的概率型数据结构，用于判断一个元素是否在一个集合中。它允许一些误报（false positives），但不允许漏报（false negatives）。换句话说，如果布隆过滤器说一个元素存在于集合中，它可能是错误的，但如果说它不存在于集合中，则一定是正确的。

`HashSet` 是 Java 中一个基于哈希表实现的集合，它继承自 `AbstractSet` 并实现了 `Set` 接口。`HashSet` 不保证集合中的元素有序，并且不接受重复元素。由于它是基于哈希表的，所以它支持快速的插入、删除和查找操作，具有较高的性能。`HashSet` 是非线程安全的，这意味着在单线程环境中它提供了较好的性能，但在多线程环境中需要额外的同步措施来保证线程安全。在现代 Java 应用中，`HashSet` 常用于需要快速查找和更新的场景，如去重、集合运算等。

`CopyOnWriteArrayList` 是 Java 中的一个线程安全变体的 `ArrayList`，它用于读多写少的场景。在 `CopyOnWriteArrayList` 中，所有的修改操作（如添加、删除元素）都会在数组的副本上进行，修改完成后再将原数组引用指向新的副本。这种方法可以减少锁的使用，提高读操作的性能，因为在读取时不需要加锁。由于写操作需要复制数组，所以当列表元素较多或写操作频繁时，可能会影响性能。`CopyOnWriteArrayList` 适用于迭代操作远多于修改操作的场景，如并发缓

`LinkedList` 是 Java 中的一个双向链表实现，它继承自 `AbstractSequentialList` 并实现了 `List`、`Deque` 接口。`LinkedList` 提供了双向链表的数据结构，支持快速的元素插入和删除操作，尤其是在列表的头部和尾部。它允许重复元素和 `null` 值，并且可以作为队列、栈或双端队列使用。由于其链表的特性，`LinkedList` 在进行元素添加和删除操作时具有较高的灵活性，但在随机访问操作上的性能不如 `ArrayList`。在多线程环境中，`Li

`ArrayList` 是 Java 中的一个动态数组实现，它继承自 `AbstractList` 并实现了 `List` 接口。`ArrayList` 提供了基于数组的实现，允许快速随机访问。由于它是动态数组，当数组容量不足以容纳更多元素时，它会进行自动扩容。`ArrayList` 是非线程安全的，意味着在单线程环境中它提供了较好的性能，但在多线程环境中需要额外的同步措施来保证线程安全。`ArrayList` 允许存储 `null` 元素，并且支持快速的元素插入和删除操作，尤其是在列表的末尾。它通常用于实

`Properties` 是 Java 中的一个类，用于处理配置文件。它继承自 `Hashtable` 并提供了一种方式来存储和读取键值对，通常用于应用程序的配置数据。`Properties` 中的键和值都是字符串类型，它支持从文件加载数据、保存数据到文件以及程序运行时的属性查询。由于 `Properties` 继承自 `Hashtable`，它是线程安全的，但在处理大量数据时可能不如其他专门的配置管理类高效。

`Stack` 是 Java 中的一个类，它继承自 `Vector` 并实现了一个后进先出（LIFO）的栈数据结构。`Stack` 提供了基本的栈操作，如 `push`（入栈）、`pop`（出栈）、`peek`（查看栈顶元素）和 `empty`（检查栈是否为空）。由于 `Stack` 是基于 `Vector` 实现的，它是线程安全的，但在单线程环境中可能不如使用 `Deque` 实现的栈那样高效。`Stack` 通常用于实现算法和数据结构中的栈操作，以及在需要后进先出行为的场景中。

`Vector` 是 Java 中的一个传统同步容器类，它继承自 `AbstractList` 并实现了 `List` 接口。`Vector` 提供了一个动态数组来存储元素，支持随机访问，并且可以在数组的末尾追加元素。由于 `Vector` 的所有公共方法都是同步的，它在多线程环境中是线程安全的，但这也使得它在单线程环境中的性能不如 `ArrayList`。`Vector` 允许使用 `null` 元素，并且可以存储重复元素。由于 `Vector` 是较早的 Java 集合框架的一部分，现代 Java 编程

`WeakHashMap` 是 Java 中一个使用弱引用存储键的 Map 实现。它允许键是弱引用，这意味着当没有其他强引用引用这些键时，键可以被垃圾回收器回收。这使得 `WeakHashMap` 适合用于缓存场景，其中键的生命周期不需要超过对键的最后一次引用。由于键是弱引用，`WeakHashMap` 不能保证键值对的永久存储，因此在访问时可能会发现一些键值对已经被回收。`WeakHashMap` 是非同步的，适用于单线程环境或需要快速访问的场景。

`IdentityHashMap` 是 Java 中的一个 Map 实现，它使用对象的身份（即它们的内存地址）来比较键，而不是使用 `equals()` 方法。这意味着即使两个对象的内容相同，但如果它们不是同一个对象实例，`IdentityHashMap` 也会将它们视为不同的键。这种映射表在比较键时不调用 `equals()` 方法，因此它的性能通常优于其他 Map 实现，尤其是在键对象没有正确实现 `equals()` 方法时。由于它依赖于对象的内存地址，所以 `IdentityHashMap` 不允许

`ConcurrentSkipListMap` 是 Java 中的一个线程安全的有序映射表，它基于跳表（Skip List）数据结构实现。这种数据结构通过维护多个层级的链表来提高搜索效率，每一层都是下一层的一个子集，从而允许快速地跳过一些元素。它提供了高并发的插入、删除和查找操作，同时保持了键的有序性。`ConcurrentSkipListMap` 适用于需要有序且线程安全的映射表的场景，如实现 LRU 缓存、范围查询等。

`ConcurrentHashMap` 是 Java 中的一个线程安全的 Map 实现，它提供了高效的并发访问能力，适用于高并发场景。与传统的 `HashMap` 相比，`ConcurrentHashMap` 通过使用分段锁（Segment）机制来减少线程竞争，从而提高了多线程环境下的性能。它支持完全可配置的哈希函数、分段锁以及多种原子操作，使得在保持线程安全的同时，还能提供接近于 `HashMap` 的性能。`ConcurrentHashMap` 在 Java 8 中进行了优化，采用了 CAS 操作和红黑

`Hashtable` 是 Java 中一个古老的键值对集合，它继承自 `Dictionary` 类。`Hashtable` 是线程安全的，因为它的所有公共方法都是同步的。它不允许使用 `null` 作为键或值，并且不保证映射的顺序。由于 `Hashtable` 是同步的，所以在单线程环境中它通常比 `HashMap` 慢。在现代 Java 应用中，通常推荐使用 `HashMap` 或 `ConcurrentHashMap` 来替代 `Hashtable`，除非需要明确的线程安全且不需要高效的并发性能。

`TreeMap` 是 Java 中的一个基于红黑树的 Map 实现，它保证了键值对按照键的自然顺序或自定义的比较器进行排序。在 `TreeMap` 中，键必须是唯一的，并且元素以有序的方式存储，这使得它适合于需要按键排序的数据集。由于是基于树的结构，`TreeMap` 提供了对数时间复杂度的搜索、插入和删除操作。它通常用于需要有序遍历键值对的场景，如字典序排序、范围查询和有序映射。

`LinkedHashMap` 是 Java 中的一个 Map 实现，它继承自 `HashMap` 并添加了一个链表来维护键值对的插入顺序或者访问顺序。这意味着元素的迭代顺序可以是插入顺序或者最近最少使用（LRU）顺序，这取决于构造函数中的参数设置。`LinkedHashMap` 是非线程安全的，适用于需要保持插入顺序或访问顺序的场景，如实现 LRU 缓存。在性能上，它与 `HashMap` 类似，但在维护顺序上提供了额外的能力。

`HashMap` 是 Java 中的一个基于哈希表的 Map 实现，它存储键值对并允许快速的插入、删除和访问操作。`HashMap` 不保证映射的顺序，即元素的顺序可能会在运行时改变。它是非线程安全的，这意味着在单线程环境中它提供了较好的性能，但在多线程环境中需要额外的同步措施来保证线程安全。`HashMap` 允许使用 `null` 作为键和值。在 Java 8 及以后的版本中，`HashMap` 在内部使用链表和红黑树来解决哈希冲突问题，提高了性能和效率。

`LinkedListDeque` 是 Java 中的一个双端队列（Deque）实现，它基于链表数据结构。这种数据结构支持在队列的头部和尾部进行高效的插入和删除操作。`LinkedListDeque` 可以被用作栈或者队列，提供了双向队列的所有操作，并且允许在两端进行快速的元素访问。由于其基于链表，它在进行头部和尾部操作时具有 O(1) 的时间复杂度，使其成为实现双端队列的理想选择。

`SynchronousQueue` 是 Java 中一个特殊的线程安全队列，它不存储任何元素，并且每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然。这种队列主要用于任务窃取或线程间的直接通信。由于其特殊性质，`SynchronousQueue` 可以作为线程池工作窃取机制的一部分，或者用于实现无锁的并发设计模式。它适用于元素生命周期非常短，且生产者和消费者几乎同时操作的场景。

`PriorityBlockingQueue` 是 Java 中的一个线程安全的优先级阻塞队列，它使用优先级堆来存储元素。这意味着元素根据它们的自然顺序或者通过提供的 `Comparator` 进行排序，确保队列头部总是优先级最高的元素。该队列支持阻塞的插入和移除操作，当队列为空时，移除操作将阻塞；当队列满时（如果有界限），插入操作将阻塞。`PriorityBlockingQueue` 适用于需要根据优先级处理元素的场景，并且可以高效地在多线程环境中使用。

`LinkedBlockingQueue` 是 Java 中的一个线程安全的阻塞队列，基于链表实现。它提供了 FIFO（先进先出）的队列模型，并且支持阻塞操作。这意味着当队列为空时，试图从中获取元素的线程将被阻塞；而当队列满时，试图添加元素的线程也会被阻塞。`LinkedBlockingQueue` 默认情况下是无界的，但也可以被初始化为有界队列。它适用于需要背压（backpressure）机制的场景，如在生产者速度超过消费者时控制内存使用。由于其基于链表的结构，`LinkedBlockingQueue`

`ArrayBlockingQueue ` 是 Java 中的一个线程安全的有界阻塞队列，基于数组实现。它提供了 FIFO（先进先出）的队列模型，并且支持阻塞操作，这意味着如果队列为空，消费者线程会在尝试取出元素时被阻塞；如果队列已满，生产者线程会在尝试添加元素时被阻塞。`ArrayBlockingQueue` 通常用于生产者-消费者场景，需要有界队列以避免资源耗尽，并且要求线程安全。它适用于需要精确控制并发级别和队列大小的场景，如任务分配、资源池管理等。

`ConcurrentLinkedQueue` 是 Java 中的一个线程安全队列，基于链接节点的非阻塞算法实现。它支持高并发环境下的 FIFO（先进先出）队列操作，允许多个线程高效地进行入队和出队操作，而不需要使用同步锁。`ConcurrentLinkedQueue` 通常用于任务处理、事件传递等场景，其中多个生产者线程可以并发地添加元素，而多个消费者线程可以并发地移除元素。由于其优秀的并发性能，`ConcurrentLinkedQueue` 是构建高性能并发应用程序的理想选择。

`LinkedListQueue ` 是 Java 中基于 `LinkedList` 实现的队列，支持 FIFO（先进先出）的数据结构。它允许在队列的头部和尾部高效地进行元素的插入和删除操作。由于 `LinkedListQueue` 继承自 `LinkedList`，它具有动态数组的特性，能够根据需要自动调整大小。在多线程环境中，通常使用 `LinkedBlockingQueue` 作为线程安全的队列实现。

`PriorityQueue` 是 Java 集合框架中的一个优先级队列实现，它基于堆数据结构（通常为二叉堆）来维护元素的顺序。在 `PriorityQueue` 中，元素根据其自然顺序或者通过提供的 `Comparator` 来排序，确保队列头部（根节点）总是优先级最高的元素。这种数据结构适用于需要根据元素重要性或紧迫性进行处理的场景，如任务调度、事件驱动模拟、Dijkstra 算法等。由于其基于堆的实现，`PriorityQueue` 提供了高效的插入、删除和检索操作，具有对数时间复杂度。

`ArrayDeque` 是 Java 标准库中的一个双端队列（Deque）实现，它基于动态数组结构，提供快速的插入和删除操作，无论是在队列的头部还是尾部。由于其高效的性能和灵活的使用方式，`ArrayDeque` 常被用作栈或队列，支持 FIFO（先进先出）和 LIFO（后进先出）的数据结构。它特别适合于需要频繁进行元素插入和删除的场景，如任务调度、事件处理等。此外，`ArrayDeque` 还提供了对所有 `Deque` 操作的快速响应，使其成为实现各种算法和数据结构的理想选择。

Java中的Map家族包括基于哈希表的HashMap，维护插入顺序的LinkedHashMap，基于红黑树的TreeMap，线程安全的Hashtable和ConcurrentHashMap，以及基于身份比较的IdentityHashMap和基于弱引用的WeakHashMap。Queue家族则涵盖了Vector、Stack、Properties以及多种List和Deque实现，适用于不同的数据管理和并发处理场景。

Java 集合以 ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet 和 HashMap 等组件为核心，构筑了强大而灵活的数据结构体系。这些组件精心设计以满足不同的性能和功能需求，如 ArrayList 的动态数组支持快速随机访问，而 LinkedList 的双向链表结构则擅长于频繁的插入和删除操作。HashSet 基于哈希表提供高效的元素查找，TreeSet 则通过红黑树维持元素排序。对于多线程环境，CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentHashMap 等并

`LinkedListQueue ` 是 Java 中基于 `LinkedList` 实现的队列，支持 FIFO（先进先出）的数据结构。它允许在队列的头部和尾部高效地进行元素的插入和删除操作。由于 `LinkedListQueue` 继承自 `LinkedList`，它具有动态数组的特性，能够根据需要自动调整大小。在多线程环境中，通常使用 `LinkedBlockingQueue` 作为线程安全的队列实现。

Java 集合以 ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet 和 HashMap 等组件为核心，构筑了强大而灵活的数据结构体系。这些组件精心设计以满足不同的性能和功能需求，如 ArrayList 的动态数组支持快速随机访问，而 LinkedList 的双向链表结构则擅长于频繁的插入和删除操作。HashSet 基于哈希表提供高效的元素查找，TreeSet 则通过红黑树维持元素排序。对于多线程环境，CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentHashMap 等并

布隆过滤器（Bloom Filter）是一种空间效率很高的概率型数据结构，用于判断一个元素是否在一个集合中。它允许一些误报（false positives），但不允许漏报（false negatives）。换句话说，如果布隆过滤器说一个元素存在于集合中，它可能是错误的，但如果说它不存在于集合中，则一定是正确的。