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如何理解Java同步容器
如何理解Java同步容器，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。
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> ArrayList,HashSet,HashMap都是线程非安全的,在多线程环境下,会导致线程安全问题,所以在使用的时候需要进行同步,这无疑增加了程序开发的难度。所以JAVA提供了同步容器。
同步容器
ArrayList ===> Vector,Stack
HashMap ===> HashTable(key,value都不能为空)
Collections.synchronizedXXX(List,Set,Map)
Vector实现List接口，底层和ArrayList类似，但是Vector中的方法都是使用synchronized修饰，即进行了同步的措施。 但是，Vector并不是线程安全的。
Stack也是一个同步容器，也是使用synchronized进行同步，继承与Vector，是数据结构中的，先进后出。
HashTable和HashMap很相似，但HashTable进行了同步处理。
Collections工具类提供了大量的方法，比如对集合的排序、查找等常用的操作。同时也通过了相关了方法创建同步容器类
Vector
package com.rumenz.task;
import java.util.List;
import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
//线程安全
public class VectorExample1 {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer thradTotal=200;
private static List list=new Vector<>();
public static void main(String[] args) throws Exception{
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(thradTotal);
final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
final Integer j=i;
executorService.execute(()->{
try {
semaphore.acquire();
update(j);
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("size:"+list.size());
}
private static void update(Integer j) {
list.add(j);
}
} 同步容器不一定就线程安全
package com.rumenz.task;
import scala.collection.convert.impl.VectorStepperBase;
import java.util.List;
import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
//线程不安全
public class VectorExample2 {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer threadTotal=200;
private static List list=new Vector();
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);
for (int i = 0; i < threadTotal; i++) {
list.add(i);
}
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
try{
semaphore.acquire();
executorService.execute(()->{
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
list.remove(j);
}
});
executorService.execute(()->{
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
list.get(j);
}
});
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
executorService.shutdown();
}
} 运行报错
Exception in thread "pool-1-thread-2" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Array index out of range: 36 at java.util.Vector.get(Vector.java:751) at com.rumenz.task.VectorExample2.lambda$main$1(VectorExample2.java:38) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
原因分析
> Vector是线程同步容器,size(),get(),remove()都是被synchronized修饰的,为什么会有线程安全问题呢?
>get()抛出的异常肯定是remove()引起的,Vector能同时保证同一时刻只有一个线程进入,但是:
//线程1
executorService.execute(()->{
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
list.remove(j);
}
});
//线程2
executorService.execute(()->{
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
list.get(j);
}
});线程1和线程2都执行完
list.size(),都等于200,并且j=100线程1执行
list.remove(100)操作,线程2执行
list.get(100)就会抛出数组越界的异常。
> 同步容器虽然是线程安全的,但是不代表在任何环境下都是线程安全的。
HashTable
>线程安全,key,value都不能为null。在修改数据时锁住整个HashTable,效率低下。初始size=11。
package com.rumenz.task;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
//线程安全
public class HashTableExample1 {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer threadTotal=200;
private static Map map=new Hashtable<>();
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);
final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
final Integer j=i;
try{
semaphore.acquire();
update(j);
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
countDownLatch.countDown();
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("size:"+map.size());
}
private static void update(Integer j) {
map.put(j, j);
}
}
//size:5000 Collections.synchronizedList线程安全
package com.rumenz.task.Collections;
import com.google.common.collect.Lists;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
//线程安全
public class synchronizedExample {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer threadTotal=200;
private static List list=Collections.synchronizedList(Lists.newArrayList());
public static void main(String[] args) throws Exception{
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);
final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
final Integer j=i;
try{
semaphore.acquire();
update(j);
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
countDownLatch.countDown();
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("size:"+list.size());
}
private static void update(Integer j) {
list.add(j);
}
}
//size:5000 Collections.synchronizedSet线程安全
package com.rumenz.task.Collections;
import com.google.common.collect.Lists;
import org.assertj.core.util.Sets;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
//线程安全
public class synchronizedSetExample {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer threadTotal=200;
private static Set set=Collections.synchronizedSet(Sets.newHashSet());
public static void main(String[] args) throws Exception{
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);
final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
final Integer j=i;
try{
semaphore.acquire();
update(j);
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
countDownLatch.countDown();
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("size:"+set.size());
}
private static void update(Integer j) {
set.add(j);
}
}
//size:5000 Collections.synchronizedMap线程安全
package com.rumenz.task.Collections;
import org.assertj.core.util.Sets;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class synchronizedMapExample {
public static Integer clientTotal=5000;
public static Integer threadTotal=200;
private static Map map=Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
public static void main(String[] args) throws Exception{
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);
final CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
final Integer j=i;
try{
semaphore.acquire();
update(j);
semaphore.release();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
countDownLatch.countDown();
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("size:"+map.size());
}
private static void update(Integer j) {
map.put(j, j);
}
}
//size:5000 > Collections.synchronizedXXX在迭代的时候,需要开发者自己加上线程锁控制代码,因为在整个迭代过程中循环外面不加同步代码,在一次次迭代之间,其他线程对于这个容器的add或者remove会影响整个迭代的预期效果,这个时候需要在循环外面加上synchronized(XXX)。
集合的删除
如果在使用foreach或iterator进集合的遍历，
尽量不要在操作的过程中进行remove等相关的更新操作。
如果非要进行操作，则可以在遍历的过程中记录需要操作元素的序号，
待遍历结束后方可进行操作，让这两个动作分开进行
package com.rumenz.task;
import com.google.common.collect.Lists;
import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class CollectionsExample {
private static List list=Collections.synchronizedList(Lists.newArrayList());
public static void main(String[] args) {
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
//del1();
//del2();
del3();
}
private static void del3() {
for(Integer i:list){
if(i==4){
list.remove(i);
}
}
}
//Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
private static void del2() {
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Integer i = iterator.next();
if(i==4){
list.remove(i);
}
}
}
//Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
private static void del1() {
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if(list.get(i)==4){
list.remove(i);
}
}
}
} > 在单线程会出现以上错误，在多线程情况下，并且集合时共享的，出现异常的概率会更大，需要特别的注意。解决方案是希望在foreach或iterator时，对要操作的元素进行标记，待循环结束之后，在执行相关操作。
> 同步容器采用synchronized进行同步,因此执行的性能会受到影响,并且同步容器也并不一定会做到线程安全。
关于如何理解Java同步容器问题的解答就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，如果你还有很多疑惑没有解开，可以关注创新互联行业资讯频道了解更多相关知识。
当前文章：如何理解Java同步容器
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