并发容器

并发容器

J.U.C 里面提供大量的并发容器,涉及到线程交互的时候,使用安全容器可以避免大部分的错误,而且大大降低了代码的复杂度。

  • 通过 synchronized 给方法加上内置锁来实现线程安全的类如 Vector,HashTable,StringBuffer
  • AtomicXXX 如 AtomicInteger
  • ConcurrentXXX 如 ConcurrentHashMap
  • BlockingQueue/BlockingDeque
  • CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet
  • ThreadPoolExecutor

值得提到的是,线程安全类并不代表也不等同线程安全的程序,而线程不安全的类同样可以完成线程安全的程序。我们关注的也就是写出线程安全的程序,那么如何写出线程安全的代码呢,核心就是避免共享的可变状态。

快速失败和安全失败

快速失败(fail—fast)

在用迭代器遍历一个集合对象时,如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改(增加、删除、修改),则会抛出 Concurrent Modification Exception。

原理:迭代器在遍历时直接访问集合中的内容,并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化,就会改变 modCount 的值。每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前,都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值,是的话就返回遍历;否则抛出异常,终止遍历。

注意:这里异常的抛出条件是检测到 modCount != expectedmodCount 这个条件。如果集合发生变化时修改 modCount 值刚好又设置为了 expectedmodCount 值,则异常不会抛出。因此,不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程,这个异常只建议用于检测并发修改的 bug。

场景:java.util 包下的集合类都是快速失败的,不能在多线程下发生并发修改(迭代过程中被修改)。

安全失败(fail—safe)

采用安全失败机制的集合容器,在遍历时不是直接在集合内容上访问的,而是先复制原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。

原理:由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历,所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到,所以不会触发 Concurrent Modification Exception。

缺点:基于拷贝内容的优点是避免了 Concurrent Modification Exception,但同样地,迭代器并不能访问到修改后的内容,即:迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝,在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

场景:java.util.concurrent 包下的容器都是安全失败,可以在多线程下并发使用,并发修改。