在容器領域一個容易被忽視的“坑”是用迭代器遍歷容器，例如在下面的代碼中，通過迭代器遍歷容器 list，對每個元素調用 foo() 方法，這就存在并發問題，這些組合的操作不具備原子性。

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); Iterator i = list.iterator(); while (i.hasNext())foo(i.next());

正確做法是下面這樣，鎖住 list 之后再執行遍歷操作

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); synchronized (list) { Iterator i = list.iterator(); while (i.hasNext())foo(i.next()); }

發容器及其注意事項
Java 在 1.5 版本之前所謂的線程安全的容器，主要指的就是同步容器。不過同步容器有個最大的問題，那就是性能差，所有方法都用 synchronized 來保證互斥，串行度太高了。因此 Java 在 1.5 及之后版本提供了性能更高的容器，我們一般稱為并發容器。

并發容器雖然數量非常多，但依然是前面我們提到的四大類：List、Map、Set 和 Queue，下面的并發容器關系圖，基本上把我們經常用的容器都覆蓋到了。

?鑒于并發容器的數量太多，再加上篇幅限制，所以我并不會一一詳細介紹它們的用法，只是把關鍵點介紹一下。

（一）List
List 里面只有一個實現類就是CopyOnWriteArrayList。CopyOnWrite，顧名思義就是寫的時候會將共享變量新復制一份出來，這樣做的好處是讀操作完全無鎖。

那 CopyOnWriteArrayList 的實現原理是怎樣的呢？下面我們就來簡單介紹一下

CopyOnWriteArrayList 內部維護了一個數組，成員變量 array 就指向這個內部數組，所有的讀操作都是基于 array 進行的，如下圖所示，迭代器 Iterator 遍歷的就是 array 數組。

?如果在遍歷 array 的同時，還有一個寫操作，例如增加元素，CopyOnWriteArrayList 是如何處理的呢？CopyOnWriteArrayList 會將 array 復制一份，然后在新復制處理的數組上執行增加元素的操作，執行完之后再將 array 指向這個新的數組。通過下圖你可以看到，讀寫是可以并行的，遍歷操作一直都是基于原 array 執行，而寫操作則是基于新 array 進行。

?使用 CopyOnWriteArrayList 需要注意的“坑”主要有兩個方面。一個是應用場景，CopyOnWriteArrayList 僅適用于寫操作非常少的場景，而且能夠容忍讀寫的短暫不一致。例如上面的例子中，寫入的新元素并不能立刻被遍歷到。另一個需要注意的是，CopyOnWriteArrayList 迭代器是只讀的，不支持增刪改。因為迭代器遍歷的僅僅是一個快照，而對快照進行增刪改是沒有意義的。

（二）Map
Map 接口的兩個實現是 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap，它們從應用的角度來看，主要區別在于ConcurrentHashMap 的 key 是無序的，而 ConcurrentSkipListMap 的 key 是有序的。所以如果你需要保證 key 的順序，就只能使用 ConcurrentSkipListMap。

使用 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap 需要注意的地方是，它們的 key 和 value 都不能為空，否則會拋出NullPointerException這個運行時異常。下面這個表格總結了 Map 相關的實現類對于 key 和 value 的要求，你可以對比學習。

?ConcurrentSkipListMap 里面的 SkipList 本身就是一種數據結構，中文一般都翻譯為“跳表”。跳表插入、刪除、查詢操作平均的時間復雜度是 O(log n)，理論上和并發線程數沒有關系，所以在并發度非常高的情況下，若你對 ConcurrentHashMap 的性能還不滿意，可以嘗試一下 ConcurrentSkipListMap。

（三）Set
Set 接口的兩個實現是 CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentSkipListSet，使用場景可以參考前面講述的 CopyOnWriteArrayList 和 ConcurrentSkipListMap，它們的原理都是一樣的，這里就不再贅述了。

（四）Queue
Java 并發包里面 Queue 這類并發容器是最復雜的，你可以從以下兩個維度來分類。一個維度是阻塞與非阻塞，所謂阻塞指的是當隊列已滿時，入隊操作阻塞；當隊列已空時，出隊操作阻塞。另一個維度是單端與雙端，單端指的是只能隊尾入隊，隊首出隊；而雙端指的是隊首隊尾皆可入隊出隊。Java 并發包里阻塞隊列都用 Blocking 關鍵字標識，單端隊列使用 Queue 標識，雙端隊列使用 Deque 標識。

這兩個維度組合后，可以將 Queue 細分為四大類，分別是：

1.單端阻塞隊列：其實現有 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、PriorityBlockingQueue 和 DelayQueue。內部一般會持有一個隊列，這個隊列可以是數組（其實現是 ArrayBlockingQueue）也可以是鏈表（其實現是 LinkedBlockingQueue）；甚至還可以不持有隊列（其實現是 SynchronousQueue），此時生產者線程的入隊操作必須等待消費者線程的出隊操作。而 LinkedTransferQueue 融合 LinkedBlockingQueue 和 SynchronousQueue 的功能，性能比 LinkedBlockingQueue 更好；PriorityBlockingQueue 支持按照優先級出隊；DelayQueue 支持延時出隊。

?2.雙端阻塞隊列：其實現是 LinkedBlockingDeque。

3.單端非阻塞隊列：其實現是 ConcurrentLinkedQueue。
4.雙端非阻塞隊列：其實現是 ConcurrentLinkedDeque。

另外，使用隊列時，需要格外注意隊列是否支持有界（所謂有界指的是內部的隊列是否有容量限制）。實際工作中，一般都不建議使用無界的隊列，因為數據量大了之后很容易導致 OOM。上面我們提到的這些 Queue 中，只有 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是支持有界的，所以在使用其他無界隊列時，一定要充分考慮是否存在導致 OOM 的隱患。
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程实战~并发容器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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