java多线程（十）使用线程安全的集合

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在多线程中，如果要并发的修改一个数据结构，那么很有可能会破坏这个数据结构。例如，一个线程可能要向一个散列表中插入一个元素，假如在调整各个桶之间的链接关系时被剥夺了控制权，而此时正好有另外一个线程正在遍历链表，则可能会产生异常或者死循环。

可以通过锁来保护共享的数据结构，但是选择线程安全的实现作为替代可能更容易一些。

一、旧的线程安全的集合

任何集合类都可以通过使用同步包装器变成线程安全的：

List<E> synchArrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());

Map<K,V> synchMap = Collections.synchronizedList(new HasMap<K,V>());

结果集合的方法使用锁加以保护，提供线程安全的访问。

如果在另一个线程可能进行修改时要对集合进行迭代，任然需要使用封锁。

synchronized(synchHashMap)
{
    Iterator<K> iter = synchHashMap.keySet().iterator();
    while(iter.hasNext())
        //遍历
}

如果使用for each 循环必须使用同样的代码，因为循环使用了迭代器。如果在迭代的过程中另一个线程修改集合，迭代器会失效，抛出ConcurrentModificationException异常，因此并发的修改可以被可靠的检测出来。

二、高效的映像、集合和队列

java.util.concurrent包提供了映像、有序集和队列的高效实现：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentLinkedQueue。这些集合通过复杂的算法，通过允许并发的访问数据结构的不同部分来使竞争极小化。

这些集合返回弱一致性的迭代器。这意味着迭代器不一定能反映出他们被构造之后的所有的修改，但是，他们不会将同一个值返回两次，也不会抛出ConcurrentModificationException的异常。

例如下面的例子：

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

/*
 *   ConcurrentLinkedQueue是“线程安全”的队列，而LinkedList是非线程安全的。
 *
 *   下面是“多个线程同时操作并且遍历queue”的示例
 *   (01) 当queue是ConcurrentLinkedQueue对象时，程序能正常运行。
 *   (02) 当queue是LinkedList对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。
 *
 * @author skywang
 */
public class Main {

    // TODO: queue是LinkedList对象时，程序会出错。
    //private static Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
    private static Queue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
    public static void main(String[] args) {

        // 同时启动两个线程对queue进行操作！
        new MyThread("ta").start();
        new MyThread("tb").start();
    }

    private static void printAll() {
        String value;
        Iterator iter = queue.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
            value = (String)iter.next();
            System.out.print(value+", ");
        }
        System.out.println();
    }

    private static class MyThread extends Thread {
        MyThread(String name) {
            super(name);
        }
        @Override
        public void run() {
                int i = 0;
            while (i++ < 6) {
                // “线程名” + "-" + "序号"
                String val = Thread.currentThread().getName()+i;
                queue.add(val);
                // 通过“Iterator”遍历queue。
                printAll();
            }
        }
    }
}

使用ConcurrentLinkedQueue时不会报错

使用LinkedList时产生错误：