詞匯解析

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如何以線程安全的方式使用Java List？

A.?經典做法

在迭代開始之前，使用synchronized手動同步所有針對List的修改操作（增加、刪除），保證迭代期間沒有線程修改List。此方法需要明確各個方法的同步，考慮的因素很多，不建議使用。

B.?Synchronized Wrappers（包裝器）

使用java.util.Collections的工廠方法Collections.synchronizedXXX(collection)，

其保護代理（protectionproxy）模式，僅在正確的條件下才會調用原始List；需要明確指出的是，必須保證使用迭代器訪問List的時候要在同步代碼塊（synchronized block）中，否則有可能拋出ConcurrentModificationException異常，如下（3）例子中所示用法。

C.?Concurrent Collections（并發集合）

1.?copy-on-writecollections

使用CopyOnWriteArrayList，它是完全的線程安全的集合類，包括其迭代器（Iterator & listIterator）也都是完全的線程安全，因此迭代（iteration）期間，不需要同步代碼塊，也不會拋出任何ConcurrentModificationException異常。

特別注意：不要通過迭代器iterator自己的方法（比如add(), set(), remove()）去修改集合CopyOnWriteArrayList中的元素，這會引起拋出UnsupportedOperationException異常。

2.?Compare-And-Swap（CAS ）collections

ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListMap

3.?using a special lock object collections

LinkedBlockingQueue

1. ArrayList 使用了Collections.synchronizedList(List<T> list)就一定是線程安全了嗎？

答案：不是

2. ArrayList 返回的迭代器iterator不是同步（synchronized）的，因此不是線程安全的，如何解決？

答案：由于迭代器快速失效（fail-fast）的特性，必須保證迭代期間在同步代碼塊內部，避免拋出ConcurrentModificationException異常。

3. 性能對比

Concurrent Collections >?CopyOnWriteArrayList> Synchronized Wrappers >?synchronized

4. 如果想使用雙向鏈表結構的List應該選擇哪種集合類？

答案：首先不能選擇包裝器（Synchronized Wrappers）因為，包裝器不能包裝LinkedList雙向鏈表結構的List，如果強轉會拋出ClassCastException異常，因此只能選擇ConcurrentLinkedQueue或者LinkedBlockingQueue等并發包中的集合類。

5.?LinkedList

@See?http://sudotutorials.com/tutorials/java/collections/java-linkedlist-class.html

6. 包裝器實現方式

注：同步列表上的單個操作保證是原子操作，但如果要以一致的方式執行并發操作（multiple operations），則必須同步（synchronized）該操作。

public class CollectionsSynchronizedList {

public static void main(String[] args) {

List<String> list = Collections.synchronizedList( new LinkedList<>(Arrays.asList("a", "b", "c")));

System.out.println("thread-safe list: " + list);

// single operations are atomic:

list.add("d");

// While Iterating over synchronized list, you must synchronize

// on it to avoid non-deterministic behavior

// multiple operations have to be synchronized:

synchronized (list) {

// Must be in synchronized block

for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {

System.out.println("item: " + it.next());

}

}

}

}

7. 多線程操作List

publicclassArrayListSynchronization {

publicstaticvoidmain(String[] args) {

finalList<Integer> arrayList =?new?ArrayList<Integer>();

finalList<Integer> synchronizedArrayList;

// Let's make arrayList synchronized

synchronizedArrayList = Collections.synchronizedList(arrayList);

//Thread 1 will add elements in synchronizedArrayList

Thread t1 =?new?Thread(new?Runnable() {

publicvoidrun() {

for(int?i = 0; i <= 3; i++) {

synchronizedArrayList.add(i);

try{

Thread.sleep(100);

}?catch?(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}, "thread-1");

t1.start();

//Thread 2 will iterate on synchronizedArrayList

Thread t2 =?new?Thread(new?Runnable() {

publicvoidrun() {

Iterator<Integer> it = synchronizedArrayList.iterator();

synchronized(synchronizedArrayList) {?//synchronization block

while(it.hasNext()) {

try{

Thread.sleep(100);

}?catch?(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(it.next());

}

}

}

}, "thread-2");

t2.start();

}

}

1. 主線程啟動thread-1，thread-1往synchronizedArrayList里添加0，(也就是 i=0)，接著thread-1進入休眠sleep(100)，與此同時。

2. 主線程啟動thread-2，thread-2得到synchronizedArrayList對象的鎖，接著thread-2得到synchronizedArrayList的迭代器，然后thread-2進入while循環，接著thread-2進入sleep(100)。

3. 休眠時間結束后thread-1進入運行狀態去執行synchronizedArrayList的add(i)方法，但由于synchronizedArrayList已被synchronized限制(你必須清楚的是只有返回的迭代器是非線程安全外，synchronizedArrayList其余的所有方法都是完全的線程安全的), 因此thread-1必須等待thread-2釋放synchronizedArrayList對象的鎖。

4. 一旦thread-2釋放synchronizedArrayList對象的鎖thread-1將 1 (也就是 i=1) 添加進synchronizedArrayList, 并進一步完成循環，這不會拋出ConcurrentModificationException異常。

原文鏈接：http://www.javamadesoeasy.com/2015/12/how-to-synchronize-arraylist-in-java-to.html

幾乎所有的集合非線程安全的？

ArrayList, LinkedList, HashMap, HashSet, TreeMap, TreeSet, 等都不是同步的，事實上，java.util包內所有的集合中除了Vector 和Hashtable都是非線程安全的。為什么？-因為同步的代價太昂貴了，為了在單線程的應用中取得最大性能，幾乎所有的集合都是非線程安全的。

Vector 和Hashtable 在Java歷史早期就已經存在的，一開始它們就被設計為線程安全的，查看它們的源碼時你會發現其方法都是同步方法。然而它們很快就暴露出多線程下性能非常糟糕的表現。眾所周知，同步（synchronization）需要取得耗費時間監視的同步鎖（locks），因而降低性能。

這就是為什么新的集合（List，Set，Map等）根本不提供并發控制以在單線程應用程序中提供最高性能的原因。

我們在測試兩個類似集合Vector（線程安全） 和 ArrayList（非線程安全）得出以下結論： 在添加同當量的數據時，ArrayList花費的時間明顯要比Vector要少。

多線程與集合類

為了數據安全，多線程環境中，對同一個集合類進行增刪改操作時，如何選擇方案？

1. 選擇線程安全的集合類，比如Vector和Hashtable，不用附加同步代碼。

2. 選擇非線程安全的集合類，必須使用synchronized做同步處理。

3. 選擇非線程安全的集合類，配合同步包裝方法對集合進行包裝，包裝后的對象（List，Set，Map等）是線程安全的，如下所示例子。

List<String> list = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>());

Map<String, Account> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

集合類與同步包裝器

java.util.Collections具有為不同類型的Java集合創建同步包裝的方法：

1. <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)

Returns a synchronized (thread-safe) collection backed by the specified collection.

2. <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)

Returns a synchronized (thread-safe) list backed by the specified list.

3. <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)

Returns a synchronized (thread-safe) map backed by the specified map.

4. <K,V> NavigableMap<K,V> synchronizedNavigableMap(NavigableMap<K,V> m)

(since Java 1.8)

Returns a synchronized (thread-safe) navigable map backed by the specified navigable map.

5. <T> NavigableSet<T> synchronizedNavigableSet(NavigableSet<T> s)

(since Java 1.8)

Returns a synchronized (thread-safe) navigable set backed by the specified navigable set.

6. <T> Set<T> synchronizedSet(Set<T> s)

Returns a synchronized (thread-safe) set backed by the specified set.

7. <K,V> SortedMap<K,V> synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)

Returns a synchronized (thread-safe) sorted map backed by the specified sorted map.

8. <T> SortedSet<T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)

Returns a synchronized (thread-safe) sorted set backed by the specified sorted set.

拓展閱讀

http://www.codejava.net/java-core/collections/understanding-collections-and-thread-safety-in-java

https://www.geeksforgeeks.org/synchronization-arraylist-java/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的集合同步的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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