java中的线程安全问题（二）容器（1）同步容器

一、介绍

1、介绍：

Java的集合容器框架中，主要有四大类别：List、Set、Queue、Map，常见的集合类ArrayList、LinkedList、HashMap这些容器都是非线程安全的。

如果有多个线程并发地访问这些容器时，就会出现问题。因此，在编写程序时，在多线程环境下必须要求程序员手动地在任何访问到这些容器的地方进行同步处理，这样导致在使用这些容器的时候非常地不方便。

所以java提供了线程安全的容器，其中按照底层实现原理可以分为同步容器和并发容器。

2、同步容器

2.1、介绍：

同步容器可以简单地理解为通过synchronized来实现同步的容器。

2.2、缺点

可以通过查看Vector，Hashtable等这些同步容器的实现代码，可以看到这些容器实现线程安全的方式就是将它们的状态封装起来，并在需要同步的方法上加上关键字synchronized。

这样做的代价是削弱了并发性，当多个线程共同竞争容器级的锁时，吞吐量就会降低。

例如： HashTable只要有一条线程获取了容器的锁之后，其他所有的线程访问同步函数都会被阻塞，因此同一时刻只能有一条线程访问同步函数。为了解决同步容器的性能问题，所以才有了并发容器。

3、并发容器

java.util.concurrent包中提供了多种并发类容器。

并发类容器是专门针对多线程并发设计的，使用了锁分段技术，只对操作的位置进行同步操作，但是其他没有操作的位置其他线程仍然可以访问，提高了程序的吞吐量。

采用了CAS算法和部分代码使用synchronized锁保证线程安全。

二、常见的同步容器

1、Vector

2、Stack

3、HashTable

部分源码：

 public synchronized V get(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return (V)e.value;
            }
        }
        return null;
    }

 public synchronized boolean containsKey(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }


public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

4、阻塞队列SynchronousQueue 

SynchronousQueue是一个特殊的BlockingQueue，它没有容量，每执行一个插入操作就会阻塞，需要再执行一个删除操作才会被唤醒，反之每一个删除操作也都要等待对应的插入操作。

一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue；
静态工厂方法 Executors.newCachedThreadPool()使用这个队列。
SynchronousQueue本身不存储数据，调用了put方法后，队列里面也是空的;
每一个put操作必须等待一个take操作完成，否则不能添加元素。

5、Collections.synchronized方法生成