容器的线程安全

本文对比分析了Java和C++中容器类在多线程环境下的线程安全性,包括HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等集合类以及ArrayList、LinkedList等列表类,同时讨论了Obj-C中NSMutableArray和NSArray的线程安全特性。

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java 的容器线程安全

1.HashSet 非线程安全【1】

 

2.TreeSet 非线程安全 【2】

3.LinkedHashSet 非线程安全 【3】

4.ArrayList 非线程安全 【4】

5.LinkedList 非线程安全 【5】

6.HashMap 非线程安全 【6】

7.TreeMap 非线程安全 【7】

8.LinkedHashMap 非线程安全 【8】

 

9.HashTable 线程安全 【9】

10.Vector 线程安全 【10】

 


 

 

 

【1】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/HashSet.html

 

【2】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/TreeSet.html

 

【3】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/LinkedHashSet.html

【4】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/ArrayList.html

【5】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/LinkedList.html

【6】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/HashMap.html

【7】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/TreeMap.html

【8】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/LinkedHashMap.html

【9】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/Hashtable.html

【10】http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/api/java/util/Vector.html

 

 

c++的容器线程安全

标准里没考虑安全,实际上也是都不安全

 

obj-c的线程安全

obj-c的容器只有一种,NSMutableArray 和 NSArray。

后者是建好后就是只读的,理所当然是线程安全

前者的话是可变的,obj-c也没做线程安全,所以只能手动synchronize

总的来说带Mutable的都是不安全的

【11】http://developer.apple.com/mac/library/documentation/cocoa/conceptual/

Multithreading/ThreadSafetySummary/ThreadSafetySummary.html 

 

### Java 线程安全的集合类和并发容器 #### 单线程环境到多线程环境的变化需求 当单线程环境中使用的集合类被引入至多线程场景下时,可能会遭遇数据一致性问题。为了确保在多线程环境下能够正常工作并保持数据的一致性和完整性,可以采取两种主要策略来解决这个问题[^1]。 #### 使用锁机制的手动保障方式 一种解决方案是在访问共享资源处应用显式的锁定逻辑,通过编程手段控制同一时间只有一个线程能执行特定的操作序列。这种方式虽然有效但也增加了复杂度,并可能导致性能瓶颈或死锁等问题的发生。对于像 `ArrayList` 这样的非线程安全结构,在其基础上实施外部同步是一种常见做法。 #### 利用内置支持的线程安全集合类 另一种更为推荐的办法是选用已经具备内建线程安全保障的数据结构——即来自 java.util.concurrent 包下的高级别抽象类型。这类工具不仅简化了开发过程而且通常提供了更好的吞吐量表现: - **CopyOnWriteArrayList**: 此列表每次写入操作都会复制整个底层数组副本,从而使得读取几乎无竞争开销;适用于读远大于写的场合。 - **BlockingQueue接口及其具体实现**:例如 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue 提供了一种先进先出(FIFO)队列模型的同时加入了生产者消费者模式的支持特性。 - **ConcurrentHashMap**: 它是一个高度优化过的哈希表映射关系存储器,允许并发更新而不必担心竞态条件带来的风险。值得注意的是即使单独调用被认为是原子级别的API组合起来也可能丧失整体事务性质[^4]。 另外还有其他一些重要的线程安全集合类如 `SynchronousQueue`, `LinkedTransferQueue` 等等,它们各自针对不同应用场景做了专门的设计与优化。 #### 历史遗留下来的同步容器 除了上述现代高效的并发容器外,Java早期版本中也存在一部分自带简单同步功能的传统集合类,比如 `Vector`, `Stack` 及 `Hashtable`. 虽然这些实现了基本的安全保护措施(几乎所有公共成员函数都被声明为synchronized),但由于粒度过粗等原因往往效率低下且灵活性不足[^3]. ```java // 示例代码展示如何使用 ConcurrentHashMap 来替代 HashMap 达成更优的线程安全性 import java.util.Map; import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; public class Example { private static final Map<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); public void putIfAbsent(String key){ // 尝试放入新键值对前检查是否存在相同key map.putIfAbsent(key, 0); } } ```
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