免锁容器之CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap

    像Vector 和 Hashtable 这类早期容器具有许多synchronized方法，当他们用于非多线程的应用程序时，便会导致不可接受的开销。在Java1.2中，新的容器类库是不同步的，并且Collections类提供了各种static同步的装饰方法，从而来同步不同类型的容器。尽管这是一种改进，因为它使你可以选择在你的容器中是否要使用同步，但是这种开销依旧是基于synchronized加锁机制的。Java SE5特别添加了新的容器，通过使用更灵巧的技术来消除加锁，从而提高线程安全的性能。

    这些免锁容器背后的通用策略是：对容器的修改可以与读取操作同时发生，只要读取者只能看到完成修改的结果即可。修改是在容器数据结构的某个部分的一个单独的副本（有时是整个数据结构的副本）上执行的，并且这个副本在修改过程中是不可视的。只有当修改完成时，被修改的结构才会主动地与主数据结构进行交换，之后读取者就可以看到这个修改了。（Copy on Write）

 

    CopyOnWriteArrayList 中，写入将导致创建整个底层数组的副本，而原数组将保留在原地，使得复制的数据在被修改时，读取操作可以安全地执行。当修改完成时，一个原子性的操作将把新的数组换入，使得新的出去操作可以看到这个新的修改。

 

    CopyOnWriteArrayList的好处之一是当多个迭代器同时遍历和修改这个列表时，不会抛出ConcurrentModificationException（在 for each 中删除元素会抛出 ConcurrentModificationException）。

 

    CopyOnWriteArraySet 使用 CopyOnWriteArrayList来实现其免锁行为。

 

    ConcurrentHashMap 和 ConcurrentLinkedQueue使用了类似的技术，允许并发的读取和写入，但是容器中只有部分内容而不是整个容器可以被复制和修改。然而，任何修改在完成之前，读取者仍旧不能看到它们。ConcurrentHashMap不会抛出ConcurrentModificationException异常。

 

乐观锁

    只要你主要是从免锁容器中读取，那么它就会比其synchronized对应物快许多，因为获取和释放锁的开销被省掉了。如果需要向免锁容器中执行少量写入，那么情况依旧如此。

从测试结果来看，synchronized ArrayList无论读取者和写入者的数量是多少，都具有大致相同的性能——读取者与其他读取者竞争锁的方式与写入者相同。但是CopyOnWriteArrayList在没有写入者时，速度会快许多，并且在有五个写入者时，速度依旧明显的快。看起来你应该尽量使用CopyOnWriteArrayList，对列表写入的影响并没有超过短期同步整个列表的影响。当然，你必须在你的具体应用中尝试这两种不同的方式，以了解到底哪个更好一点。

    向ConcurrentHashMap添加写入者的影响甚至还不如CopyOnWriteArrayList明显，这是因为ConcurrentHashMap使用了一种不同的技术，它可以明显地最小化写入所造成的影响。