多執行緒筆記（三）
1. 同步容器與并發容器
同步容器
通過synchronized關鍵字實作執行緒安全的容器；或通過Collections這個工具類的synchronizedXXX方法創建的容器，都稱為同步容器
例如Vector, Stack, Hashtable
Vector是list介面的執行緒安全實作
Stack是Vector的子類，是一個先進后出的堆疊，入堆疊和出堆疊都是同步的
Hashtable是Map介面的執行緒安全實作
并發容器
同步容器一次只能允許一個執行緒去使用，因此性能較差，
允許多執行緒同時使用容器，并能保證執行緒安全的容器都是并發容器，
并發容器有兩個介面，分別為ConcurrentMap和BlockingQueue
主要的實作
- CopyOnWrite容器
- CopyOnWriteArrayList
- CopyOnWriteArraySet
- ConcurrentMap的實作類
- ConcurrentHashMap
- ConcurrentSkipListMap（支持排序）
- 阻塞佇列的實作
- ArrayBlockingQueue：使用陣列實作的有界阻塞佇列
- LinkedBlockingQueue：使用鏈表實作的有界阻塞佇列
- PriorityBlockingQueue：支持優先級的無界阻塞佇列
- DelayQueue：支持延時獲取元素的無界阻塞佇列
- SyncronousQueue：不存盤元素的阻塞佇列
- LinkedTransferQueue：使用鏈表實作的無界阻塞佇列
- LinkedBlockingDeque：使用鏈表實作的雙向阻塞佇列
- 非阻塞佇列的實作：
- ConcurrentLinkedQueue：使用鏈表實作的無界非阻塞佇列
- ConcurrentLinkedDeque：使用鏈表實作的雙向非阻塞佇列
2. CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是一個允許多執行緒使用，能夠保證執行緒安全，底層使用陣列實作的并發容器，
基本設計思想：
? 內部還是使用陣列來存放資料，CopyOnWrite指的是寫時復制，一個陣列在讀的時候使用原陣列，寫的時候，假如添加一個元素進來，先copy原來的陣列，添加一個元素的位置，然后把新的元素放進來，這時記憶體里面同時存在兩個陣列，原陣列支持讀請求，新陣列支持讀請求，同時將指向原陣列的變數改為指向新陣列，
缺點：
? 每次寫的時候，都去cpoy一份資料出來，如果資料比較大的話，比較耗費記憶體
? 只能保證資料最終一致，不能保證實時一致，當資料在修改的時候，讀取到的資料是”舊“的值，
適用場景：讀多寫少，對實時性要求不是特別高，
3. ConcurrentHashMap
概述
ConcurrentHashMap是一個實作Map功能的并發容器，也可以認為是一個執行緒安全的HashMap
不同JDK版本里面的實作機制不一樣的，JDK1.8之前是陣列加鏈表，JDK1.8及其之后是陣列加鏈表/紅黑樹，
ConcurrentHashMap繼承了AbstractMap，實作了ConcurrentMap介面
AbstractMap實作了Map介面，提供了Map介面的骨干實作，如果我們自己想要實作一個Map，可以繼承AbstractMap，這樣可以最大限度的減少自己實作Map這類資料結構所需要的作業量，
ConcurrentMap主要提供了一些針對Map的原子操作
內部結構
使用Node<K, V>[]（Node型別的陣列）來存放資料
Node節點型別
Node:
用來存放k-v資料的node，如果發生了哈希沖突，那么就使用鏈表法解決
TreeBin：
它是一個指向紅黑樹的代理節點，用來存放資料，樹上的節點是TreeNode，TreeNode繼承了Node節點，TreeBin的作用是方便對紅黑樹的操作（左旋，右旋，洗掉，平衡等等），TreeBin還包含了加鎖解鎖等操作，
ForwardingNode
是一種臨時節點，擴容的時候才會使用，不存盤資料，
ReservationNode
保留節點，給ConcurrentHashMap中的一些特殊方法使用，不存盤資料，只在computeIfAbsent和compute這兩個方法里面使用，
擴容和資料遷移的思路
擴容：
-
陣列擴容：創建一個新陣列，通常長度為原來的兩倍
-
資料遷移：把舊的陣列里的資料拷貝到新的陣列里面
擴容部分大家可以看看這一篇 https://blog.csdn.net/zzu_seu/article/details/106698150
4. BlockingQueue
阻塞佇列（BlockingQueue）：在并發環境下，呼叫佇列的程序中，會根據情況去阻塞呼叫執行緒，實作這樣帶阻塞功能的佇列，就是阻塞佇列，
阻塞佇列是通過“鎖”?來實作的，主要用在生產者-消費者模式，用于執行緒間的資料交換和系統解耦，
阻塞佇列的作用：
- 如果執行緒向佇列插入元素，而這個時候佇列滿了，就會阻塞這個執行緒，直到佇列有空閑，
- 如果執行緒從佇列中獲取元素，而這個時候，佇列為空，就會阻塞這個執行緒，直到佇列里面有資料
BlockingQueue介面中的一些方法
操作成功回傳true， 如果操作失敗拋例外：add(E e), remove(Object o)
操作成功回傳true，操作失敗回傳false：offer(E e)
佇列滿了阻塞呼叫執行緒：put(E e), take()
阻塞+超時：offer(E e, long timeout, TimeUnit unit), poll(long timeout, TimeUnit unit)
阻塞佇列的特點：
- 不能包含null元素
- 實作這個介面的類都必須是執行緒安全的
- 可以限定容量大小
5. ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是BlockingQueue介面的典型實作，
ArrayBlockingQueue是基于陣列來實作的，有界的阻塞佇列
ArrayBlockingQueue特點：
- 佇列容量在創建的時候指定，之后不可更改
- 插入元素在隊尾，洗掉元素在隊首
- 佇列滿了，對阻塞插入元素的執行緒，佇列為空，會阻塞洗掉元素的執行緒
- 支持公平/非公平的冊羅，默認是非公平的
- 加的鎖是全域鎖，如果在處理出隊的時候，是處理不了入隊的，反之同理，在超高并發環境下，可能會有性能問題
6. LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是BlockingQueue介面的典型實作，
LinkedBlockingQueue是基于鏈表實作的，一種近似有界阻塞佇列，
LinkedBlockingQueue特點：
- 與ArrayBlockingQueue的全域鎖不同的是，LinkedBlockingQueue有兩把鎖，一把是控制入隊的putLock，一把是控制出隊的takeLock，
- 與ArrayBlockingQueue初始必須指定佇列大小不同的是，其可以在初始化時指定佇列的容量，如果不指定，容量大小默認為Integer的最大值，
- 與ArrayBlockingQueue可以指定公平/非公平策略不同的是，LinkedBlockingQueue不可以指定公平/非公平策略，
7. ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是Queue介面的實作
ConcurrentLinkedQueue是基于鏈表實作的，無界的非阻塞佇列
與阻塞佇列最大的不同是，該佇列不再基于“鎖”來保證佇列的并發安全性，而是通過自旋+CAS的方式來保證
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標籤：Java
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