Java集合源码导读

线程安全

在Java中，线程安全的集合主要分为两大类：同步集合（通过Collections.synchronizedXxx包装）和并发集合（java.util.concurrent包中的集合）。以下是常见的线程安全集合及其特点：

1. 同步集合（Synchronized Collections）

这些集合通过Collections.synchronizedXxx方法包装，使得单个操作是线程安全的。但需要注意的是，这些集合在多线程环境下性能较差，因为它们会对整个集合加锁。

• Vector：

  • 线程安全的动态数组，类似于ArrayList，但方法被同步。

  • 示例：

    java复制

    Vector<Integer> vector = new Vector<>();
    vector.add(1);
    vector.add(2);

  • 特点：线程安全，但性能较低。

• Stack：

  • 继承自Vector，实现了后进先出（LIFO）的栈结构。

  • 示例：

    java复制

    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    stack.push(1);
    stack.pop();

• Hashtable：

  • 线程安全的哈希表，类似于HashMap，但不允许键或值为null。

  • 示例：

    java复制

    Hashtable<String, Integer> hashtable = new Hashtable<>();
    hashtable.put("key", 1);

• Collections.synchronizedList、Collections.synchronizedMap、Collections.synchronizedSet：

  • 可以将普通的集合包装成线程安全的集合。

  • 示例：

    java复制

    List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
    Map<String, Integer> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
    Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

2. 并发集合（Concurrent Collections）

这些集合位于java.util.concurrent包中，通过更细粒度的锁或无锁机制实现高性能的线程安全操作。

• ConcurrentHashMap：

  • 线程安全的哈希表，支持高并发的读写操作。

  • 使用分段锁（Segment）或CAS操作实现高性能。

  • 示例：

    java复制

    ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
    map.put("key", 1);

• ConcurrentLinkedQueue：

  • 线程安全的无界队列，基于链表实现。

  • 使用CAS操作保证线程安全。

  • 示例：

    java复制

    ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
    queue.add(1);
    queue.poll();

• BlockingQueue接口及其实现类：

  • 线程安全的队列，支持阻塞操作。

  • 常见实现类：

    • ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列。

    • LinkedBlockingQueue：基于链表的可选有界阻塞队列。

    • PriorityBlockingQueue：支持优先级的无界阻塞队列。

    • DelayQueue：支持延迟获取元素的无界阻塞队列。

    • SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，用于线程间直接传递数据。

    • LinkedTransferQueue：支持传输操作的无界阻塞队列。

  • 示例：

    java复制

    BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
    queue.put(1); // 可能阻塞
    queue.take(); // 可能阻塞

• CopyOnWriteArrayList：

  • 线程安全的动态数组，写操作时会复制整个数组。

  • 适用于读多写少的场景。

  • 示例：

    java复制

    CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
    list.add(1);

• CopyOnWriteArraySet：

  • 线程安全的集合，基于CopyOnWriteArrayList实现。

  • 示例：

    java复制

    CopyOnWriteArraySet<Integer> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
    set.add(1);

• ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet：

  • 分别是线程安全的有序映射和有序集合，基于跳表实现。

  • 示例：

    java复制

    ConcurrentSkipListMap<String, Integer> map = new ConcurrentSkip