Java多線程系列--“JUC集合”01之 框架


 

概要

之前,在"Java 集合系列目錄(Category)"中,講解了Java集合包中的各個類。接下來,將展開對JUC包中的集合進行學習。在學習之前,先溫習一下"Java集合包"。本章內容包括:
Java集合包
JUC中的集合類

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Java集合包

在“Java 集合系列01之 總體框架”中,介紹java集合的架構。主體內容包括Collection集合和Map類;而Collection集合又可以划分為List(隊列)和Set(集合)。

1. List的實現類主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

(01) LinkedList是雙向鏈表實現的雙端隊列;它不是線程安全的,只適用於單線程。
(02) ArrayList是數組實現的隊列,它是一個動態數組;它也不是線程安全的,只適用於單線程。
(03) Vector是數組實現的矢量隊列,它也一個動態數組;不過和ArrayList不同的是,Vector是線程安全的,它支持並發。
(04) Stack是Vector實現的棧;和Vector一樣,它也是線程安全的。

 

2. Set的實現類主要有: HastSet和TreeSet。

(01) HashSet是一個沒有重復元素的集合,它通過HashMap實現的;HashSet不是線程安全的,只適用於單線程。
(02) TreeSet也是一個沒有重復元素的集合,不過和HashSet不同的是,TreeSet中的元素是有序的;它是通過TreeMap實現的;TreeSet也不是線程安全的,只適用於單線程。

 

3.Map的實現類主要有: HashMap,WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。

(01) HashMap是存儲“鍵-值對”的哈希表;它不是線程安全的,只適用於單線程。
(02) WeakHashMap是也是哈希表;和HashMap不同的是,HashMap的“鍵”是強引用類型,而WeakHashMap的“鍵”是弱引用類型,也就是說當WeakHashMap 中的某個鍵不再正常使用時,會被從WeakHashMap中被自動移除。WeakHashMap也不是線程安全的,只適用於單線程。
(03) Hashtable也是哈希表;和HashMap不同的是,Hashtable是線程安全的,支持並發。
(04) TreeMap也是哈希表,不過TreeMap中的“鍵-值對”是有序的,它是通過R-B Tree(紅黑樹)實現的;TreeMap不是線程安全的,只適用於單線程。
更多關於這些集合類的介紹,可以參考“Java 集合系列目錄(Category)”。

 

    為了方便,我們將前面介紹集合類統稱為”java集合包“。java集合包大多是“非線程安全的”,雖然可以通過Collections工具類中的方法獲取java集合包對應的同步類,但是這些同步類的並發效率並不是很高。為了更好的支持高並發任務,並發大師Doug Lea在JUC(java.util.concurrent)包中添加了java集合包中單線程類的對應的支持高並發的類。例如,ArrayList對應的高並發類是CopyOnWriteArrayList,HashMap對應的高並發類是ConcurrentHashMap,等等。

    JUC包在添加”java集合包“對應的高並發類時,為了保持API接口的一致性,使用了”Java集合包“中的框架。例如,CopyOnWriteArrayList實現了“Java集合包”中的List接口,HashMap繼承了“java集合包”中的AbstractMap類,等等。得益於“JUC包使用了Java集合包中的類”,如果我們了解了Java集合包中的類的思想之后,理解JUC包中的類也相對容易;理解時,最大的難點是,對JUC包是如何添加對“高並發”的支持的!

 

JUC中的集合類

    下面,我們先了解JUC包中集合類的框架;為了方便講訴,我將JUC包中的集合類划分為3部分來進行說明。在簡單的了解JUC包中集合類的框架之后,后面的章節再逐步對各個類進行介紹。

1. List和Set

JUC集合包中的List和Set實現類包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySetConcurrentSkipListSet。ConcurrentSkipListSet稍后在說明Map時再說明,CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下圖所示:

(01) CopyOnWriteArrayList相當於線程安全的ArrayList,它實現了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高並發的。
(02) CopyOnWriteArraySet相當於線程安全的HashSet,它繼承於AbstractSet類。CopyOnWriteArraySet內部包含一個CopyOnWriteArrayList對象,它是通過CopyOnWriteArrayList實現的。


2. Map

JUC集合包中Map的實現類包括: ConcurrentHashMapConcurrentSkipListMap。它們的框架如下圖所示:

(01) ConcurrentHashMap是線程安全的哈希表(相當於線程安全的HashMap);它繼承於AbstractMap類,並且實現ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通過“鎖分段”來實現的,它支持並發。
(02) ConcurrentSkipListMap是線程安全的有序的哈希表(相當於線程安全的TreeMap); 它繼承於AbstractMap類,並且實現ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通過“跳表”來實現的,它支持並發。
(03) ConcurrentSkipListSet是線程安全的有序的集合(相當於線程安全的TreeSet);它繼承於AbstractSet,並實現了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通過ConcurrentSkipListMap實現的,它也支持並發。

 

3. Queue

JUC集合包中Queue的實現類包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueueConcurrentLinkedDeque。它們的框架如下圖所示:

(01) ArrayBlockingQueue是數組實現的線程安全的有界的阻塞隊列。
(02) LinkedBlockingQueue是單向鏈表實現的(指定大小)阻塞隊列,該隊列按 FIFO(先進先出)排序元素。
(03) LinkedBlockingDeque是雙向鏈表實現的(指定大小)雙向並發阻塞隊列,該阻塞隊列同時支持FIFO和FILO兩種操作方式。
(04) ConcurrentLinkedQueue是單向鏈表實現的無界隊列,該隊列按 FIFO(先進先出)排序元素。
(05) ConcurrentLinkedDeque是雙向鏈表實現的無界隊列,該隊列同時支持FIFO和FILO兩種操作方式。


接下來,將逐個對JUC包中的集合類進行學習。

 


更多內容

1. Java多線程系列目錄(共xx篇)

 


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