Java多线程:线程安全和非线程安全的集合对象

概念

1. 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。

2.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。

3.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。

4. 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(Thread-safe)的集合对象:

Vector 线程安全:

HashTable 线程安全:

StringBuffer 线程安全:

非线程安全的集合对象:

ArrayList :

LinkedList:

HashMap:

HashSet:

TreeMap:

TreeSet:

StringBulider:

相关集合对象比较:

1. Vector、ArrayList、LinkedList:

1、Vector:

Vector与ArrayList一样,也是通过数组实现的,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。

2、ArrayList:

a. 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

b.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。

3、LinkedList:

a. 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

b. 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。

ArryList和LinkedList的区别:

在处理一列数据项时,Java提供了两个类ArrayList和LinkedList,ArrayList的内部实现是基于内部数组Object[],所以从概念上说它更像数组;然而LinkedList的内部实现是基于一组连接的记录,所以,它更像一个链表结构;所以它们在性能上有很大的差别。

由上可知,在ArrayList的前面或者中间插入数据的时候,必须将其后的所有数据相应的后移,这样要花费较多的时间;所以,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。

然而访问链表中的某个元素的时候,就必须从链表的一端开始,沿着连接的方向一个一个元素的去查找,直到找到所需的元素为止,所以,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。

如果在实际的操作中,前面两种情况交替出现,可以考虑使用List这样的通用接口,而不用关心具体的实现,再具体的情况下,它的性能由具体的实现来保证。

HashMap、HashTable、HashSet:

HashMap和HashTable采用的存储机制是一样的,不同的是:

1、HashMap:

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

b.  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;

c.  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;

d.  是非线程安全的;

e.  遍历使用的是Iterator迭代器;

2、HashTable:

a. 是线程安全的;

b. 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;

c. 遍历使用的是Enumeration列举;

3、HashSet:

a. 基于HashMap实现,无容量限制;

b. 是非线程安全的;

c. 不保证数据的有序;

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