JAVA线程安全相关数据结构使用建议

什么是线程安全？

       简单的说就是不同线程可以访问同一份数据时，它们对这份数据的访问是无序的随机的，是你不可控的。比如说你的房间谁都可以进来，但是你不确定他们谁先来谁后来或者可能同时来。你想让整件事更有秩序在你的掌控之中，至少不能同时进来，于是就给房间上一把锁，每次只给一个人钥匙，他出来还钥匙之后你再给下一个人。这种带锁或等价机制的数据结构，就是线程安全的。

什么时候需要使用线程安全的数据结构？什么时候不需要？

       1.常量，不需要线程安全。因为常量不会被修改。大家读取到的值一直都是不变的。大家无所谓先后或同时使用。

       2.方法的局部变量，不需要线程安全。因为局部变量运行在每个线程自己专属的栈空间里。每个线程自己用自己的。

       3.类的成员变量，分情况，如果是单例模式，则它的成员变量就会被多线程访问，则需要线程安全。否则一般不需要。

       4.静态变量，需要线程安全。

线程不安全的数据结构

1.ArrayList：内部实现是一个数组，其封装了一些对数组的操作。数组是一段连续的内存空间，所以它添加删除元素有可能需要移动很多元素。注意每次扩容都是新申请一大块连续的内存空间。

    使用场景：

        1）快速随机访问元素，比如不按顺序的，一会儿get(1),一会儿get(18)的。随机添加删除元素则不适合它。

        2）你需要一个不同步的基于索引的数据访问时，请尽量使用ArrayList。ArrayList很快，也很容易使用。但是要记得要给定一个合适的初始大小，尽可能的减少更改数组的大小。

    它对应的线程安全的结构为Vector。

2.LinkedList：内部实现是一个双向链表，每个元素都有标记前后两个元素的指针。这样它不需要连续的内存空间，添加删除元素时不需要移动其他元素，只需要改变前后元素的指针即可。每次添加新元素只申请该元素的一个小空间。

    使用场景：

        1）你的应用不会随机访问数据。因为如果你需要LinkedList中的第n个元素的时候，你需要从第一个元素顺序数到第n个数据，然后读取数据。

        2）你的应用更多的插入和删除元素，更少的读取数据。因为插入和删除元素不涉及重排数据，所以它要比ArrayList要快。

    它对应的线程安全的结构为ConcurrentLinkedQueue

3.HashMap：内部实现也是基于一个数组，但是数组每个元素都是一个链表。根据hashCode直接定位到数组的一个元素，然后code值一样的则放到它链表的next。

    使用场景：这个大家太熟悉了，就是key-value键值对，不细说了。

    它对应的线程安全的结构为Hashtable，但是它的同步机制是用synchronized的，性能比较低，我们应该使用ConcurrentHashMap。它引入了一个分段锁，把整个map分为多个小map，每个小map共用同一把锁，而且它用的锁是ReentrantLock。详细了解原理：http://www.importnew.com/22007.html

4.LinkedHashMap：在HashMap的基础上另外加一个链表把元素排上序。

    使用场景：在需要按访问顺序或者插入顺序排序的时候，可以用它。比如LRU算法。

    它对应的线程安全的结构为ConcurrentLinkedHashMap，引入什么pom包可以使用到它。。。TODO

5.TreeMap：有序的Map，它是按key排序，默认是自然顺序，也可以自定义比较器。它的排序是通过红黑树实现的。

    使用场景：需要排序的map。

    它对应的线程安全的结构为ConcurrentSkipListMap，它内部是用跳跃表实现的，实际上在并发环境下的排序这件事上，跳跃表比平衡树效率要高。

6.HashBasedTable：二维map，本质上用HashMap<R, HashMap<C, V>>实现。

    使用场景：当你用多个键做索引的时候，比如(x,y)这样一个坐标作为key，就可以用它。

    它对应的线程安全的结构暂时没有，我正打算实现出来。

7.TreeBasedTable：基于TreeMap<R, TreeMap<C, V>>的实现。

8.ArrayTable：是一个需要在构建的时候就需要定下行列的表格。这种表格由二维数组实现，这样可以在密集数据的表格的场合，提高时间和空间的效率。