【Java 并发】浅析同步容器类与并发容器类

一，同步容器类
最简单直接的理解：同步容器类就是将方法通过synchronized修饰达到线程安全的类。这些类实现线程安全的方式是：将状态封装起来，并对每个方法进行同步，使得即使在多线程，每一次也仅有一个线程可以访问容器的状态。结果变成了类似于串行执行的效果。仅仅只为实现同步。

常见的同步容器类
1，Vector(implements List)，Hashtable(implements Map)，Stack(extends Vector)。
2，Collections.synchronizedXxxx。

Vector中的部分方法

存在的问题
1，同步容器在单线程的环境下能够保证线程安全，但是通过synchronized同步方法将访问操作串行化，导致并发环境下效率低下。而且同步容器在多线程环境下的复合操作（迭代、条件运算如没有则添加等）是非线程安全，需要客户端代码来实现加锁。

public static Object getLast(Vector list) {
int lastIndex = list.size() - 1;
return list.get(lastIndex);
}
public static void deleteLast(Vector list) {
int lastIndex = list.size() - 1;
list.remove(lastIndex);
}

在多线程的情况，一个线程在调用getLast，同时另一个线程在调用deleteLast将元素删除，此时getLast将抛出越界异常。
可以在客户端通过获取容器类的锁，使得两个操作成为原子操作。虽然可以避免之前的问题，但是这也降低了并发的效率，而仅仅实现了同步。

public static Object getLast(Vector list) {
synchronized（list）{
int lastIndex = list.size() - 1;
return list.get(lastIndex);
}
}
public static void deleteLast(Vector list) {
synchronized（list）{
int lastIndex = list.size() - 1;
list.remove(lastIndex);
}
}

2，迭代器与ConcurrentModificationException异常
因为“fail-fast”,当容器在迭代过程中被修改了，就会抛出ConcurrentModificationException异常。这种机制并不是一种完备机制，而只是告诉你并发错误。文档中也写到：it would be wrong to write a program that depended on thisexception for its correctness: the fail-fast behavior of iterators should be used only to detect bugs.
解决办法就是整个迭代过程持有容器的锁，但是这这又很大程度降低并发效率。迭代规模很大时，就是有很多线程被阻塞等待锁。

二，并发容器类
同步容器类的存在的问题，使之成为鸡肋，食之无味，弃之可惜。于是就有了并发容器类来改进性能。
关于并发容器类的介绍，http://blog.csdn.net/u011080472/article/details/51418850#reply 中有详细介绍

1，锁分段
Hashtable容器使用synchronized来保证线程安全，但在线程竞争激烈的情况下Hashtable的效率非常低下。因为当一个线程访问Hashtable的同步方法时，其他线程访问Hashtable的同步方法时，可能会进入阻塞或轮询状态。如线程1使用put进行添加元素，线程2不但不能使用put方法添加元素，并且也不能使用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。
Hashtable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因，是因为所有访问Hashtable的线程都必须竞争同一把锁，那假如容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发访问效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术，

在ConcurrentHashMap中使用了一个包含16个锁的数组，每个锁保护所有散列桶的1/16，其中第N个散列桶由第（N mod 16）个锁来保护。假设使用合理的散列算法使关键字能够均匀的分部，那么这大约能使对锁的请求减少到越来的1/16。也正是这项技术使得ConcurrentHashMap支持多达16个并发的写入线程。

锁分段的劣势在于：当一个线程需要获得多个锁实现独占访问时将会更加困难，并且开销更大。比如要扩大ConcurrentHashMap容器，以及重新计算键值的散列值。

以上都是阅读《Java编程思想》-并发和《Java并发编程实践》的笔记，不喜勿喷！

最后

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