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Java多线程系列--“JUC集合”01之 框架

BakerZhu
 BakerZhu
发布于 2017/09/10 15:44
字数 1461
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概要

之前,在"Java 集合系列目录(Category)"中,讲解了Java集合包中的各个类。接下来,将展开对JUC包中的集合进行学习。在学习之前,先温习一下"Java集合包"。本章内容包括:
Java集合包
JUC中的集合类

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Java集合包

在“Java 集合系列01之 总体框架”中,介绍java集合的架构。主体内容包括Collection集合和Map类;而Collection集合又可以划分为List(队列)和Set(集合)。

1. List的实现类主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

(01) LinkedList是双向链表实现的双端队列;它不是线程安全的,只适用于单线程。
(02) ArrayList是数组实现的队列,它是一个动态数组;它也不是线程安全的,只适用于单线程。
(03) Vector是数组实现的矢量队列,它也一个动态数组;不过和ArrayList不同的是,Vector是线程安全的,它支持并发。
(04) Stack是Vector实现的栈;和Vector一样,它也是线程安全的。

2. Set的实现类主要有: HastSet和TreeSet。

(01) HashSet是一个没有重复元素的集合,它通过HashMap实现的;HashSet不是线程安全的,只适用于单线程。
(02) TreeSet也是一个没有重复元素的集合,不过和HashSet不同的是,TreeSet中的元素是有序的;它是通过TreeMap实现的;TreeSet也不是线程安全的,只适用于单线程。

3.Map的实现类主要有: HashMap,WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。

(01) HashMap是存储“键-值对”的哈希表;它不是线程安全的,只适用于单线程。
(02) WeakHashMap是也是哈希表;和HashMap不同的是,HashMap的“键”是强引用类型,而WeakHashMap的“键”是弱引用类型,也就是说当WeakHashMap 中的某个键不再正常使用时,会被从WeakHashMap中被自动移除。WeakHashMap也不是线程安全的,只适用于单线程。
(03) Hashtable也是哈希表;和HashMap不同的是,Hashtable是线程安全的,支持并发。
(04) TreeMap也是哈希表,不过TreeMap中的“键-值对”是有序的,它是通过R-B Tree(红黑树)实现的;TreeMap不是线程安全的,只适用于单线程。
更多关于这些集合类的介绍,可以参考“Java 集合系列目录(Category)”。

为了方便,我们将前面介绍集合类统称为”java集合包“。java集合包大多是“非线程安全的”,虽然可以通过Collections工具类中的方法获取java集合包对应的同步类,但是这些同步类的并发效率并不是很高。为了更好的支持高并发任务,并发大师Doug Lea在JUC(java.util.concurrent)包中添加了java集合包中单线程类的对应的支持高并发的类。例如,ArrayList对应的高并发类是CopyOnWriteArrayList,HashMap对应的高并发类是ConcurrentHashMap,等等。

  JUC包在添加”java集合包“对应的高并发类时,为了保持API接口的一致性,使用了”Java集合包“中的框架。例如,CopyOnWriteArrayList实现了“Java集合包”中的List接口,HashMap继承了“java集合包”中的AbstractMap类,等等。得益于“JUC包使用了Java集合包中的类”,如果我们了解了Java集合包中的类的思想之后,理解JUC包中的类也相对容易;理解时,最大的难点是,对JUC包是如何添加对“高并发”的支持的!

JUC中的集合类

下面,我们先了解JUC包中集合类的框架;为了方便讲诉,我将JUC包中的集合类划分为3部分来进行说明。在简单的了解JUC包中集合类的框架之后,后面的章节再逐步对各个类进行介绍。

1. List和Set

JUC集合包中的List和Set实现类包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet。ConcurrentSkipListSet稍后在说明Map时再说明,CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下图所示:

(01) CopyOnWriteArrayList相当于线程安全的ArrayList,它实现了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高并发的。
(02) CopyOnWriteArraySet相当于线程安全的HashSet,它继承于AbstractSet类。CopyOnWriteArraySet内部包含一个CopyOnWriteArrayList对象,它是通过CopyOnWriteArrayList实现的。

2. Map

JUC集合包中Map的实现类包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。它们的框架如下图所示:

(01) ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表(相当于线程安全的HashMap);它继承于AbstractMap类,并且实现ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通过“锁分段”来实现的,它支持并发。
(02) ConcurrentSkipListMap是线程安全的有序的哈希表(相当于线程安全的TreeMap); 它继承于AbstractMap类,并且实现ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通过“跳表”来实现的,它支持并发。
(03) ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序的集合(相当于线程安全的TreeSet);它继承于AbstractSet,并实现了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的,它也支持并发。

3. Queue

JUC集合包中Queue的实现类包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque。它们的框架如下图所示:

(01) ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。
(02) LinkedBlockingQueue是单向链表实现的(指定大小)阻塞队列,该队列按 FIFO(先进先出)排序元素。
(03) LinkedBlockingDeque是双向链表实现的(指定大小)双向并发阻塞队列,该阻塞队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式。
(04) ConcurrentLinkedQueue是单向链表实现的无界队列,该队列按 FIFO(先进先出)排序元素。
(05) ConcurrentLinkedDeque是双向链表实现的无界队列,该队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式。

接下来,将逐个对JUC包中的集合类进行学习。

 

 

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