java高並發系列 - 第26篇：學會使用JUC中常見的集合，常看看！

這是java高並發系列第26篇文章。
環境：jdk1.8。

本文內容

1. 了解JUC常見集合，學會使用
2. ConcurrentHashMap
3. ConcurrentSkipListMap
4. ConcurrentSkipListSet
5. CopyOnWriteArraySet
6. 介紹Queue接口
7. ConcurrentLinkedQueue
8. CopyOnWriteArrayList
9. 介紹Deque接口
10. ConcurrentLinkedDeque

JUC集合框架圖

圖可以看到，JUC的集合框架也是從Map、List、Set、Queue、Collection等超級接口中繼承而來的。所以，大概可以知道JUC下的集合包含了一一些基本操作，並且變得線程安全。

Map

ConcurrentHashMap

功能和HashMap基本一致，內部使用紅黑樹實現的。

特性：

1. 迭代結果和存入順序不一致
2. key和value都不能為空
3. 線程安全的

ConcurrentSkipListMap

內部使用跳表實現的，放入的元素會進行排序，排序算法支持2種方式來指定：

1. 通過構造方法傳入一個Comparator
2. 放入的元素實現Comparable接口

上面2種方式必選一個，如果2種都有，走規則1。

特性：

1. 迭代結果和存入順序不一致
2. 放入的元素會排序
3. key和value都不能為空
4. 線程安全的

List

CopyOnWriteArrayList

實現List的接口的，一般我們使用ArrayList、LinkedList、Vector，其中只有Vector是線程安全的，可以使用Collections靜態類的synchronizedList方法對ArrayList、LinkedList包裝為線程安全的List，不過這些方式在保證線程安全的情況下性能都不高。

CopyOnWriteArrayList是線程安全的List，內部使用數組存儲數據，集合中多線程並行操作一般存在4種情況：讀讀、讀寫、寫寫、寫讀，這個只有在寫寫操作過程中會導致其他線程阻塞，其他3種情況均不會阻塞，所以讀取的效率非常高。

可以看一下這個類的名稱：CopyOnWrite，意思是在寫入操作的時候，進行一次自我復制，換句話說，當這個List需要修改時，並不修改原有內容（這對於保證當前在讀線程的數據一致性非常重要），而是在原有存放數據的數組上產生一個副本，在副本上修改數據，修改完畢之后，用副本替換原來的數組，這樣也保證了寫操作不會影響讀。

特性：

1. 迭代結果和存入順序一致
2. 元素不重復
3. 元素可以為空
4. 線程安全的
5. 讀讀、讀寫、寫讀3種情況不會阻塞；寫寫會阻塞
6. 無界的

Set

ConcurrentSkipListSet

有序的Set，內部基於ConcurrentSkipListMap實現的，放入的元素會進行排序，排序算法支持2種方式來指定：

1. 通過構造方法傳入一個Comparator
2. 放入的元素實現Comparable接口

上面2種方式需要實現一個，如果2種都有，走規則1

特性：

1. 迭代結果和存入順序不一致
2. 放入的元素會排序
3. 元素不重復
4. 元素不能為空
5. 線程安全的
6. 無界的

CopyOnWriteArraySet

內部使用CopyOnWriteArrayList實現的，將所有的操作都會轉發給CopyOnWriteArrayList。

特性：

1. 迭代結果和存入順序不一致
2. 元素不重復
3. 元素可以為空
4. 線程安全的
5. 讀讀、讀寫、寫讀 不會阻塞；寫寫會阻塞
6. 無界的

Queue

Queue接口中的方法，我們再回顧一下：

操作類型	拋出異常	返回特殊值
插入	add(e)	offer(e)
移除	remove()	poll()
檢查	element()	peek()

3種操作，每種操作有2個方法，不同點是隊列為空或者滿載時，調用方法是拋出異常還是返回特殊值，大家按照表格中的多看幾遍，加深記憶。

ConcurrentLinkedQueue

高效並發隊列，內部使用鏈表實現的。

特性：

1. 線程安全的
2. 迭代結果和存入順序一致
3. 元素可以重復
4. 元素不能為空
5. 線程安全的
6. 無界隊列

Deque

先介紹一下Deque接口，雙向隊列(Deque)是Queue的一個子接口，雙向隊列是指該隊列兩端的元素既能入隊(offer)也能出隊(poll)，如果將Deque限制為只能從一端入隊和出隊，則可實現棧的數據結構。對於棧而言，有入棧(push)和出棧(pop)，遵循先進后出原則。

一個線性 collection，支持在兩端插入和移除元素。名稱 deque 是“double ended queue（雙端隊列）”的縮寫，通常讀為“deck”。大多數 Deque 實現對於它們能夠包含的元素數沒有固定限制，但此接口既支持有容量限制的雙端隊列，也支持沒有固定大小限制的雙端隊列。

此接口定義在雙端隊列兩端訪問元素的方法。提供插入、移除和檢查元素的方法。每種方法都存在兩種形式：一種形式在操作失敗時拋出異常，另一種形式返回一個特殊值（null 或 false，具體取決於操作）。插入操作的后一種形式是專為使用有容量限制的 Deque 實現設計的；在大多數實現中，插入操作不能失敗。

下表總結了上述 12 種方法：

	第一個元素（頭部）	第一個元素（頭部）	最后一個元素（尾部）	最后一個元素（尾部）
	拋出異常	特殊值	拋出異常	特殊值
插入	addFirst(e)	offerFirst(e)	addLast(e)	offerLast(e)
移除	removeFirst()	pollFirst()	removeLast()	pollLast()
檢查	getFirst()	peekFirst()	getLast()	peekLast()

此接口擴展了 Queue接口。在將雙端隊列用作隊列時，將得到 FIFO（先進先出）行為。將元素添加到雙端隊列的末尾，從雙端隊列的開頭移除元素。從 Queue 接口繼承的方法完全等效於 Deque 方法，如下表所示：

此接口擴展了 Queue接口。在將雙端隊列用作隊列時，將得到 FIFO（先進先出）行為。將元素添加到雙端隊列的末尾，從雙端隊列的開頭移除元素。從 Queue 接口繼承的方法完全等效於 Deque 方法，如下表所示：

Queue 方法	等效 Deque 方法
add(e)	addLast(e)
offer(e)	offerLast(e)
remove()	removeFirst()
poll()	pollFirst()
element()	getFirst()
peek()	peekFirst()

ConcurrentLinkedDeque

實現了Deque接口，內部使用鏈表實現的高效的並發雙端隊列。

特性：

1. 線程安全的
2. 迭代結果和存入順序一致
3. 元素可以重復
4. 元素不能為空
5. 線程安全的
6. 無界隊列

BlockingQueue

關於阻塞隊列，上一篇有詳細介紹，可以看看：掌握JUC中的阻塞隊列

java高並發系列目錄

1. 第1天:必須知道的幾個概念
2. 第2天:並發級別
3. 第3天:有關並行的兩個重要定律
4. 第4天:JMM相關的一些概念
5. 第5天:深入理解進程和線程
6. 第6天:線程的基本操作
7. 第7天:volatile與Java內存模型
8. 第8天:線程組
9. 第9天：用戶線程和守護線程
10. 第10天:線程安全和synchronized關鍵字
11. 第11天:線程中斷的幾種方式
12. 第12天JUC:ReentrantLock重入鎖
13. 第13天:JUC中的Condition對象
14. 第14天:JUC中的LockSupport工具類，必備技能
15. 第15天：JUC中的Semaphore（信號量）
16. 第16天：JUC中等待多線程完成的工具類CountDownLatch，必備技能
17. 第17天：JUC中的循環柵欄CyclicBarrier的6種使用場景
18. 第18天：JAVA線程池，這一篇就夠了
19. 第19天：JUC中的Executor框架詳解1
20. 第20天：JUC中的Executor框架詳解2
21. 第21天：java中的CAS，你需要知道的東西
22. 第22天：JUC底層工具類Unsafe，高手必須要了解
23. 第23天：JUC中原子類，一篇就夠了
24. 第24天：ThreadLocal、InheritableThreadLocal（通俗易懂）
25. 第25天：掌握JUC中的阻塞隊列

java高並發系列連載中，總計估計會有四五十篇文章。

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