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JAVA集合框架-线程安全( 二)[云图智联]

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发表时间:2020-07-07 09:47

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概念解读

线程安全

就是当多线程访问时,采用了加锁的机制;即当一个线程访问该类的某个数据时,会对这个数据进行保护,其他线程不能对其访问,直到该线程读取完之后,其他线程才可以使用。防止出现数据不一致或者数据被污染的情况。

线程不安全

就是不提供数据访问时的数据保护,多个线程能够同时操作某个数据,从而出现数据不一致或者数据污染的情况。

对于线程不安全的问题,一般会使用synchronized关键字加锁同步控制。

线程安全工作原理:

jvm中有一个main memory对象,每一个线程也有自己的working memory,一个线程对于一个变量variable进行操作的时候, 都需要在自己的working memory里创建一个copy,操作完之后再写入main memory。

当多个线程操作同一个变量variable,就可能出现不可预知的结果。

而用synchronized的关键是建立一个监控monitor,这个monitor可以是要修改的变量,也可以是其他自己认为合适的对象(方法),然后通过给这个monitor加锁来实现线程安全,每个线程在获得这个锁之后,要执行完加载load到working memory 到 use && 指派assign 到 存储store 再到 main memory的过程。

才会释放它得到的锁。这样就实现了所谓的线程安全。

线程安全的集合对象

  • Vector

  • HashTable

  • StringBuffer

非线程安全的集合对象

  • ArrayList

  • LinkedList

  • HashMap

  • HashSet

  • TreeMap

  • TreeSet

  • StringBulider

Vector、ArrayList、LinkedList集合对象的比较

a)Vector:

Vector与ArrayList一样,是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此,访问它比访问ArrayList慢。

b)ArrayList:

当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或者中间,并需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList性能比较好。

ArrayList是最常用的List实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。

数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。

当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。

因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。

c)LinkedList

当对一列数据的前面或者中间执行添加或者删除操作时,并且按照顺序访问其中的元素时,要使用LinkedList。

LinkedList是用链表结构存储数据的,很适合数据的动态插入和删除,随机访问和遍历速度比较慢。

另外,他还提供了List接口中没有定义的方法,专门用于操作表头和表尾元素,可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

Vector和ArrayList在使用上非常相似,都可以用来表示一组数量可变的对象应用的集合,并且可以随机的访问其中的元素。

HashTable、HashMap、HashSet集合对象的比较

HashTable和HashMap采用的存储机制是一样的,不同的是

a)HashMap:

  1. 采用数组方式存储key-value构成的Entry对象,无容量限制;

  2. 基于key hash查找Entry对象存放到数组的位置,对于hash冲突采用链表的方式去解决;

  3. 在插入元素时,可能会扩大数组的容量,在扩大容量时须要重新计算hash,并复制对象到新的数组中;

  4. 是非线程安全的;

  5. 遍历使用的是Iterator迭代器;

b)HashTable:

  1. 是线程安全的;

  2. 无论是key还是value都不允许有null值的存在;在HashTable中调用Put方法时,如果key为null,直接抛出NullPointerException异常;

  3. 遍历使用的是Enumeration列举;

c)HashSet:

  1. 基于HashMap实现,无容量限制;

  2. 是非线程安全的;

  3. 不保证数据的有序;

TreeSet、TreeMap集合对象的比较

TreeSet和TreeMap都是完全基于Map来实现的,并且都不支持get(index)来获取指定位置的元素,需要遍历来获取。另外,TreeSet还提供了一些排序方面的支持,例如传入Comparator实现、descendingSet以及descendingIterator等。

a)TreeSet:

  1. 基于TreeMap实现的,支持排序;

  2. 是非线程安全的;

b)TreeMap:

  1. 典型的基于红黑树的Map实现,因此它要求一定要有key比较的方法,要么传入Comparator比较器实现,要么key对象实现Comparator接口;

  2. 是非线程安全的;

StringBuffer和StringBulider集合对象的比较

StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类,在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串。

  1. 在执行速度方面的比较:StringBuilder > StringBuffer ;

  2. 他们都是字符串变量,是可改变的对象,每当我们用它们对字符串做操作时,实际上是在一个对象上操作的,不像String一样创建一些对象进行操作,所以速度快;

  3. StringBuilder:线程非安全的;

  4. StringBuffer:线程安全的;

对于String、StringBuffer和StringBulider三者使用的总结:

  1. 如果要操作少量的数据用 = String

  2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuilder

  3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuffer

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