Java多线程——同步容器类

1、同步容器类

　　同步容器类包括Vector和Hashtable,是早期JDK的一部分，这些类实现的方法是：将它们的状态封装起来，并对每个共有的方法进行同步，使得每个线程只有一个线程能访问它们。

1.1 、同步容器类问题

　　同步类容器都是线程安全的，但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。复合类操作如：迭代(反复访问元素，遍历完容器中的所有元素)、跳转(根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素)、以及条件运算。这些复合操作在多线程并发的修改容器时，可能会表现出意外的行为。如下面的代码：

for(int i = 0; i < vector.size(); i++){
    doSomething(vector.get(i));
}

　　单线程中，这是成立的，但是在多线程中，有其他的线程并发的修改vector，则可能会导致麻烦，假如在对vector进行迭代时，另一个线程删除了一个元素，则可能会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException异常。但是我们可以通过客户端加锁的机制来解决该问题，如下：

synchronized (vector) {
        for(int i = 0; i < vector.size(); i++){
            doSomething(vector.get(i));
        }
}        

1.2 迭代器与ConcurrentModificationException

　　当容器在迭代过程中被修改，就会抛出ConcurrentModificationException异常。如果想在迭代过程中，不被其他线程修改容器，还得加锁，或者克隆一个副本出来，在副本上进行迭代，这样就避免了抛出ConcurrentModificationException异常。

1.2 隐藏迭代器

　　虽然加锁可以防止迭代器抛出ConcurrentModificationException异常，但你必须要记住在所有的对所有共享容器进行迭代的地方都需要加锁。因为在某些情况下，迭代器有隐藏起来，比如我们在输出一个容器的时候，会间接的调用toString()方法，标准容器的toString方法将对容器进行迭代。容器的hashCode，equals,containsAll等方法，都会对容器进行迭代，这些间接的迭代都可能会抛出ConcurrentModificationException异常。

2、并发容器

　　同步容器将所有对容器状态的访问都串行化来实现它们的安全性。这中方法的代价是严重降低并发性，当多个容器竞争容器的锁时，吞吐量将严重降低。并发容器是针对多个线程并发访问设计的，通过并发容器代替同步容器，可以极大的提高伸缩性并降低风险。

　　java5.0之后提供了多种并发容器来改善同步容器的性能，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentSkipListMap等；我们对它们进行详细介绍。

2.1 ConcurrentHashMap

　　ConcurrentHashMap并不是将每个方法都在同一个锁上同步并使得每次只能一个线程访问容器，而是使用一种粒度更细的加锁机制来实现更大程度的共享，这种机制被称为分段锁(Lock Striping)，这种加锁机制带来的结果是，在并发访问的环境下将实现更高的吞吐量，在单线程上只损失非常小的性能。

　　这篇文章详细的介绍了ConcurrentHashMap的原理：http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948786.html。

2.2 CopyOnWriteArrayList

　　CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。详细的介绍看这里：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3938914.html