并发容器-J.U.C之线程安全集合

copyOnWriteArrayList

线程写操作时复制，当有新元素添加到copyOnWriteArrayList时，它先从原有的数组中拷贝出一份，在新开辟出的新数组中写入，写完后再将原数组指向新数组。其操作都是在锁的域中，防止在多线程中复制出多个副本出来，导致原数组指向错误。

特点：

由于写操作需进行复制操作，耗用内存；当元素内容过多时，该复制操作会占用非常多的内存，导致minor-GC，甚至full-GC。
虽然最终会保持一致性，但不能用于实时读的操作。
读写分离，且适合读多写少的场景。
若add或set的数据不清楚或过多，要慎用！
读时不加锁，写时加锁。

测试例子：（还是原来的测试框架，测试实例变量声明如下）

1	private static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

运行结果：

1	22:03:09.363 [main] INFO com.mmall.concurrency.concurrent.CopyOnWriteArrayListExample - size:5000

结果验证了该类为线程安全的！

看一下它的源码：

/** The lock protecting all mutators */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

显然是使用重入锁进行操作加锁。add方法的实现与上面的说明对应！

copyOnWriteArraySet

对应于HashSet。

它的底层实现与copyOnWriteArrayList是一样的。特点也是一样的。当使用迭代器iterator迭代时，速度快效率高线程安全。

ConcurrentSkipListSet

对应于TreeSet。是JDK 1.6中新增的类，同样支持自然排序。在构造时可以自定义比较器。基于map集合，故而多线程并发环境下，它的类内插入、移除、访问方法都是线程安全的。但是对于批量操作，比如addAll()、removeAll()、retainAll()、containsAll并不能保证其操作的原子性。

例子就不用演示了，跟上面的例子方法几乎完全一样，运行结果也显示是线程安全的！批量操作时就不能保证线程安全了！需额外增加锁机制。

ConcurrentHashMap

对应于HashMap。其中需注意，key或Value不需为null。高并发环境中，表现较好。（后续会详细讲）

ConcurrentSkipListMap

对应于TreeMap。内部是使用SkipList即跳表的结构实现。

SkipList： 跳跃链表是一种随机化数据结构，基于并联的链表，其效率可比拟于二叉查找树(对于大多数操作需要O(log n)平均时间)，并且对并发算法友好。基本上，跳跃列表是对有序的链表增加上附加的前进链接，增加是以随机化的方式进行的，所以在列表中的查找可以快速的跳过部分列表(因此得名)。推荐阅读

跳表性质：

由很多层结构组成；
每一层都是一个有序的链表；
最底层(Level 1)的链表包含所有元素；
如果一个元素出现在 Level i 的链表中，则它在 Level i 之下的链表也都会出现；
每个节点包含两个指针，一个指向同一链表中的下一个元素，一个指向下面一层的元素。
推荐阅读

虽然ConcurrentSkipListMap的效率不及ConcurrentHashMap，但它也有ConcurrentHashMap不可比拟的优点：

ConcurrentSkipListMap中的key值是有序的。
支持更高的线程并发。其存取时间与线程数量是几乎没有关系的。即线程越多，越有利于ConcurrentSkipListMap的性能发挥。

上面介绍的几个例子就不进行例子演示了，均只是改变了变量的声明，其他内容仍然与原测试结构相同。