14个Java并发容器，你用过几个？

 前言

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不考虑多线程并发的情况下，容器类一般使用ArrayList、HashMap等线程不安全的类，效率更高。在并发场景下，常会用到ConcurrentHashMap、ArrayBlockingQueue等线程安全的容器类，虽然牺牲了一些效率，但却得到了安全。

上面提到的线程安全容器都在java.util.concurrent包下，这个包下并发容器不少，今天全部翻出来鼓捣一下。

仅做简单介绍，后续再分别深入探索。

并发容器介绍

• ConcurrentHashMap：并发版HashMap
• CopyOnWriteArrayList：并发版ArrayList
• CopyOnWriteArraySet：并发Set
• ConcurrentLinkedQueue：并发队列(基于链表)
• ConcurrentLinkedDeque：并发队列(基于双向链表)
• ConcurrentSkipListMap：基于跳表的并发Map
• ConcurrentSkipListSet：基于跳表的并发Set
• ArrayBlockingQueue：阻塞队列(基于数组)
• LinkedBlockingQueue：阻塞队列(基于链表)
• LinkedBlockingDeque：阻塞队列(基于双向链表)
• PriorityBlockingQueue：线程安全的优先队列
• SynchronousQueue：读写成对的队列
• LinkedTransferQueue：基于链表的数据交换队列
• DelayQueue：延时队列

1.ConcurrentHashMap 并发版HashMap

最常见的并发容器之一，可以用作并发场景下的缓存。底层依然是哈希表，但在JAVA 8中有了不小的改变，而JAVA 7和JAVA 8都是用的比较多的版本，因此经常会将这两个版本的实现方式做一些比较(比如面试中)。

一个比较大的差异就是，JAVA 7中采用分段锁来减少锁的竞争，JAVA 8中放弃了分段锁，采用CAS(一种乐观锁)，同时为了防止哈希冲突严重时退化成链表(冲突时会在该位置生成一个链表，哈希值相同的对象就链在一起)，会在链表长度达到阈值(8)后转换成红黑树(比起链表，树的查询效率更稳定)。

2.CopyOnWriteArrayList 并发版ArrayList

并发版ArrayList，底层结构也是数组，和ArrayList不同之处在于：当新增和删除元素时会创建一个新的数组，在新的数组中增加或者排除指定对象，最后用新增数组替换原来的数组。

适用场景：由于读操作不加锁，写(增、删、改)操作加锁，因此适用于读多写少的场景。

局限：由于读的时候不会加锁(读的效率高，就和普通ArrayList一样)，读取的当前副本，因此可能读取到脏数据。如果介意，建议不用。

看看源码感受下：

3.CopyOnWriteArraySet 并发Set

基于CopyOnWriteArrayList实现(内含一个CopyOnWriteArrayList成员变量)，也就是说底层是一个数组，意味着每次add都要遍历整个集合才能知道是否存在，不存在时需要插入(加锁)。

适用场景：在CopyOnWriteArrayList适用场景下加一个，集合别太大(全部遍历伤不起)。

4.ConcurrentLinkedQueue 并发队列(基于链表)

基于链表实现的并发队列，使用乐观锁(CAS)保证线程安全。因为数据结构是链表，所以理论上是没有队列大小限制的，也就是说添加数据一定能成功。

5.ConcurrentLinkedDeque 并发队列(基于双向链表)

基于双向链表实现的并发队列，可以分别对头尾进行操作，因此除了先进先出(FIFO)，也可以先进后出(FILO)，当然先进后出的话应该叫它栈了。

6.ConcurrentSkipListMap 基于跳表的并发Map

SkipList即跳表，跳表是一种空间换时间的数据结构，通过冗余数据，将链表一层一层索引，达到类似二分查找的效果

7.ConcurrentSkipListSet 基于跳表的并发Set

类似HashSet和HashMap的关系，ConcurrentSkipListSet里面就是一个ConcurrentSkipListMap，就不细说了。

8.ArrayBlockingQueue 阻塞队列(基于数组)

基于数组实现的可阻塞队列，构造时必须制定数组大小，往里面放东西时如果数组满了便会阻塞直到有位置(也支持直接返回和超时等待)，通过一个锁ReentrantLock保证线程安全。

乍一看会有点疑惑，读和写都是同一个锁，那要是空的时候正好一个读线程来了不会一直阻塞吗?

答案就在notEmpty、notFull里，这两个出自lock的小东西让锁有了类似synchronized + wait + notify的功能。传送门 → 终于搞懂了

sleep/wait/notify/notifyAll

9.LinkedBlockingQueue 阻塞队列(基于链表)

基于链表实现的阻塞队列，想比与不阻塞的ConcurrentLinkedQueue，它多了一个容量限制，如果不设置默认为int最大值。

10.LinkedBlockingDeque 阻塞队列(基于双向链表)

类似LinkedBlockingQueue，但提供了双向链表特有的操作。

11.PriorityBlockingQueue 线程安全的优先队列

构造时可以传入一个比较器，可以看做放进去的元素会被排序，然后读取的时候按顺序消费。某些低优先级的元素可能长期无法被消费，因为不断有更高优先级的元素进来。

12.SynchronousQueue 数据同步交换的队列

一个虚假的队列，因为它实际上没有真正用于存储元素的空间，每个插入操作都必须有对应的取出操作，没取出时无法继续放入。

可以看到，写入的线程没有任何sleep，可以说是全力往队列放东西，而读取的线程又很不积极，读一个又sleep一会。输出的结果却是读写操作成对出现。

JAVA中一个使用场景就是

Executors.newCachedThreadPool()，创建一个缓存线程池。

13.LinkedTransferQueue 基于链表的数据交换队列

实现了接口TransferQueue，通过transfer方法放入元素时，如果发现有线程在阻塞在取元素，会直接把这个元素给等待线程。如果没有人等着消费，那么会把这个元素放到队列尾部，并且此方法阻塞直到有人读取这个元素。和SynchronousQueue有点像，但比它更强大。

14.DelayQueue 延时队列

可以使放入队列的元素在指定的延时后才被消费者取出，元素需要实现Delayed接口。

总结

上面简单介绍了JAVA并发包下的一些容器类，知道有这些东西，遇到合适的场景时就能想起有个现成的东西可以用了。想要知其所以然，后续还得再深入探索一番。

作者：Java架构师追风

来源：简书

本文名称：14个Java并发容器，你用过几个？
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