锁分段技术+写数组的拷贝+旧的线程安全的集合+同步包装器

来源：互联网发布：收支软件编辑：程序博客网时间：2024/05/18 02:40

问题

如下面这段代码：

Java代码

// shm是SynchronizedMap的一个实例
if(shm.containsKey('key')){
shm.remove(key);
}

这段代码用于从map中删除一个元素之前判断是否存在这个元素。这里的containsKey和reomve方法都是同步的，但是整段代码却不是。考虑这么一个使用场景：线程A执行了containsKey方法返回true，准备执行remove操作；这时另一个线程B开始执行，同样执行了containsKey方法返回true，并接着执行了remove操作；然后线程A接着执行remove操作时发现此时已经没有这个元素了。要保证这段代码按我们的意愿工作，一个办法就是对这段代码进行同步控制，但是这么做付出的代价太大。

在进行迭代时这个问题更改明显。Map集合共提供了三种方式来分别返回键、值、键值对的集合：

Java代码

Set<K> keySet()；Collection<V> values()；Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()；

在这三个方法的基础上，我们一般通过如下方式访问Map的元素：

Java代码

Iterator keys = map.keySet().iterator();while(keys.hasNext()){        map.get(keys.next());}

在这里，有一个地方需要注意的是：得到的keySet和迭代器都是Map中元素的一个“视图”，而不是“副本”。

问题也就出现在这里，当一个线程正在迭代Map中的元素时，另一个线程可能正在修改其中的元素。此时，在迭代元素时就可能会抛出ConcurrentModificationException异常。

为了解决这个问题通常有两种方法：

一种方法（方法一）是直接返回元素的副本，而不是视图。这个可以通过集合类的 toArray()方法实现，但是创建副本的方式效率比之前有所降低，特别是在元素很多的情况下；

另一种方法（方法二）就是在迭代的时候锁住整个集合，这样的话效率就更低了。

旧的线程安全集合（方法二）

Vector Hashtable 提供了线程安全的实现，在Java se 1.2 被ArrayLIst和HashMap代替

效率低下的HashTable容器

HashTable容器使用synchronized来保证线程安全，但在线程竞争激烈的情况下HashTable的效率非常低下。因为当一个线程访问HashTable的同步方法时，其他线程访问HashTable的同步方法时，可能会进入阻塞或轮询状态。如线程1使用put进行添加元素，线程2不但不能使用put方法添加元素，并且也不能使用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。

为了解决这个问题，提出了同步包装器

同步包装器

在Collections类中有以下静态方法：

static <T> Collection<T>synchronizedCollection(Collection<T> c)
          返回指定 collection 支持的同步（线程安全的）collection。static <T> List<T>synchronizedList(List<T> list)
          返回指定列表支持的同步（线程安全的）列表。static <K,V> Map<K,V>synchronizedMap(Map<K,V> m)
          返回由指定映射支持的同步（线程安全的）映射。static <T> Set<T>synchronizedSet(Set<T> s)
          返回指定 set 支持的同步（线程安全的）set。同步包装器在使用迭代器时必须使用客户端封锁：

// shm是SynchronizedMap的一个实例if(shm.containsKey('key')){        shm.remove(key);}

注意：foreach也使用了迭代器所以也要使用客户端封锁

写数组的拷贝（方法一）

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是线程安全的集合。

其中所有的修改线程对底层数组进行复制

适用范围：集合上进行迭代的线程数超过修改线程数，这样的安排是很有用的。

锁分段技术

见文章 java.util.concurrent 的分层结构

0 0