java并发-同步容器类

  java平台类库包含了丰富的并发基础构建模块,如线程安全的容器类以及各种用于协调多个相互协作的线程控制流的同步工具类。

同步容器类

  同步容器类包括Vector和Hashtable,是早期JDK的一部分,此外还有Collections.synchronizedXXX等工厂方法创建的。这些类实现安全的方式是,将他们的状态封装起来,并对每个public方法进行同步,从而 使得每次只有一个线程能访问容器的状态。

  同步容器类都是线程安全的,但是对于某些复合操作需要额外的加锁来保护。常见复合操作有:迭代(反复访问元素,直到遍历所有元素)、跳转(根据指定顺序找到当期元素的下一个元素)以及条件运算(如:如没有则添加)。

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);
}

  上面例子中,Vector中定义了两个方法,它们都执行先检查再运行操作。先获取数组大小,再获取或删除最后一个元素。这些方法看似没问题,并且都是线程安全的,也不破坏Vector。但是从调用者角度来看,就有问题了。可能A线程调用getLast的过程中,B线程调用了deleteLast,Vector元素减少,导致A线程调用失败。

  同步容器类遵守同步策略,即支持客户端加锁,因此只要我们知道应该使用那个锁,就能创建一些新的操作。这些新操作与容器与其他操作都是原子操作。同步容器通过自身的锁来保护它的每个方法。通过获取容器的锁,就能使上面的方法称为原子操作。size和get操作之间不会有其他操作。

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);
    }
}

  同样的问题也会出现在遍历上,如下面的例子:

for(int i=0; i< vector.size(); i++)
    doSomgthing(vector.get(i));

  如果另外一个线程删除一个元素,会导致ArrayIndexOutBoundsException异常。我们可以通过加锁来解决迭代不可靠问题,避免其他线程在遍历过程修改Vector。但也带来性能问题,迭代期间其他线程无法访问它。

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

  上面的例子在未加锁的情况下都可能抛出异常,这并不意味着Vector不是线程安全的。Vector仍然是线程安全的,抛出的异常也与其规范保持一致。

迭代器与ConcurrentModificationException

  对容器进行迭代的标准方式是使用Iterator,使用for-each语法,也是调用Iterator。在设计同步容器类的时候并没有考虑并发修改问题,它们表现出的行为是“及时失败”的,意味着在迭代过程中,如果有其他线程修改容器,会抛出ConcurrentModificationException异常。它们实现的方式是,将计数器变化与容器关联起来,放迭代器件计数器被修改,那么hasNext或next将抛出异常。这是设计上的一个权衡。

  要想避免ConcurrentModificationException,就必须在迭代过程持有容器的锁。但是如果容器规模很大,迭代过程持有锁,将导致严重的性能问题。一种替代方式就是“克隆容器”,并在副本上迭代。克隆过程仍然需要加锁,同时存在显著的性能开销。克隆容器的好坏取决于过个元素,如容器大小,迭代时,每个元素执行的操作等。

隐藏迭代器

  加锁可以防止迭代抛出ConcurrentModificationException异常,但是需要在所有迭代的地方进行加锁。实际情况通常更加复杂,有些情况下可能会忽略隐藏的迭代器。

  

public class HiddenIterator{
    private final Set(Integer) set = new HashSet<>();

    public synchronized void add(Integer i){set.add(i)}
    public synchronized void remove(Integer i){set.remove(i)}

    public void addTenThings(){
        Random r = new Random();
        for(int i=0;i<10;i++){
            add(r.nextInt());
        }
        System.out.println("debug" + set)
    }
}

  addTenThings方法可能抛出ConcurrentModificationException异常,因为在打印输出的时候进行字符串连接,会调用set的toString方法,toString方法会对容器进行迭代。在使用println前必须获取HiddenIterator的锁,但是实际应用中可能忽略。

  封装对象的状态有助于维持不变性,封装对象的同步机制有助有确保实施同步策略。

  如果使用synchronizedSet来包装HashSet,并且对同步代码进行封装,就不会发生这种错误。

  除了toString,hashCode和equals等方法也会间接执行迭代操作。当容器作为另一个容器的元素和键值时,就会出现这种情况。同样,containsAll,removeAll等方法,以及把容器作为参数的构造函数都会对容器进行迭代。这些间接操作都有可能抛出ConcurrentModificationException异常。

时间: 2024-08-01 11:53:11

java并发-同步容器类的相关文章

Java 并发同步器之CountDownLatch、CyclicBarrier

一.简介 1.CountDownLatch是一个同步计数器,构造时传入int参数,该参数就是计数器的初始值,每调用一次countDown()方法,计数器减1,计数器大于0 时,await()方法会阻塞程序的执行. CountDownLatch可以看作是一个倒计数的锁存器,当计数减至0时触发特定的事件.利用这种特性,可以让主线程等待子线程的结束. CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await(),前者主要是倒数一次,后者是等待倒数到0,如果没有到达0,就只有阻塞等待

Java 并发编程(四)同步容器类

同步容器类 Java 中的同步容器类包括 Vector 和 Hashtable ,二者是早起 JDK 的一部分,此外还包括在 JDK1.2 中添加的一些功能相似的类,这些同步的封装类是由 Collections.synchronizedXxx 等工厂方法创建的的.这些类实现线程安全的方法都是一样的:将他们封装起来,并对每个公有方法都进行同步,使得每次都只有一个线程能访问容器的状态. 同步容器类存在的问题 同步容器类都是线程安全的,但是某些情况下需要使用额外的客户端加锁来保护复合操作. 1.迭代操

《java并发编程实战》读书笔记4--基础构建模块,java中的同步容器类&amp;并发容器类&amp;同步工具类,消费者模式

上一章说道委托是创建线程安全类的一个最有效策略,只需让现有的线程安全的类管理所有的状态即可.那么这章便说的是怎么利用java平台类库的并发基础构建模块呢? 5.1 同步容器类 包括Vector和Hashtable,此外还包括在JDK1.2中添加的一些功能相似的类,这些同步的封装器类由Collections.synchronizedXxx等工厂方法创建的.这些类实现线程安全的方式是:将他们的状态封装起来,并对每个共有方法都进行同步,使得每次只能有一个线程能访问容器的状态. 关于java中的Vect

《Java并发编程实战》第五章 同步容器类 读书笔记

一.同步容器类 1. 同步容器类的问题 线程容器类都是线程安全的.可是当在其上进行符合操作则须要而外加锁保护其安全性. 常见符合操作包括: . 迭代 . 跳转(依据指定顺序找到当前元素的下一个元素) . 条件运算 迭代问题能够查看之前的文章 <Java ConcurrentModificationException 异常分析与解决方式> 二.并发容器 集合类型 非线程安全 线程安全 List ArrayList CopyOnWriteArrayList Set SortedSet Concur

[Java 并发编程实战] 同步容器类潜在的问题(含实例代码)

路漫漫其修远兮,吾将上下而求索.---屈原<离骚> PS: 如果觉得本文有用的话,请帮忙点赞,留言评论支持一下哦,您的支持是我最大的动力!谢谢啦~ 本篇文章主要讲同步容器类存在的潜在问题以及解决办法.我们不禁想问,同步容器就一定是真正地完全线程安全吗?不一定.因为它可能会抛出下面这两种异常. ArrayIndexOutBoundsException 异常 ConcurrentModificationException 异常 恩,这篇我们就来讨论这两个异常出现的原因以及解决办法. 同步策略 好,

Java并发编程:同步容器

为了方便编写出线程安全的程序,Java里面提供了一些线程安全类和并发工具,比如:同步容器.并发容器.阻塞队列.Synchronizer(比如CountDownLatch).今天我们就来讨论下同步容器. 以下是本文的目录大纲: 一.为什么会出现同步容器? 二.Java中的同步容器类 三.同步容器的缺陷 若有不正之处请多多谅解,并欢迎批评指正. 请尊重作者劳动成果,转载请标明原文链接: http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933404.html 一.为什么会出

Java并发(5):同步容器

一. 同步容器出现的原因 在Java的集合容器框架中,主要有四大类别:List.Set.Queue.Map. List.Set.Queue接口分别继承了Collection接口,Map本身是一个接口. 注意Collection和Map是一个顶层接口,而List.Set.Queue则继承了Collection接口,分别代表数组.集合和队列这三大类容器. 像ArrayList.LinkedList都是实现了List接口,HashSet实现了Set接口,而Deque(双向队列,允许在队首.队尾进行入队

【JAVA并发】同步容器和并发容器

同步容器类 同步容器类的创建 在早期的JDK中,有两种现成的实现,Vector和Hashtable,可以直接new对象获取: 在JDK1.2中,引入了同步封装类,可以由Collections.synchronizedXxxx等方法创建: 同步容器类的问题 同步容器类虽然都是线程安全的,但是在某些情况下(复合操作),仍然需要加锁来保护: 常见复合操作如下: 迭代:反复访问元素,直到遍历完全部元素: 跳转:根据指定顺序寻找当前元素的下一个(下n个)元素: 条件运算:例如若没有则添加等: 举个条件运算

Java多线程同步集合--并发库高级应用

ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue 传统方式下用Collections工具类提供的synchronizedCollection方法来获得同步集合. java5中还提供了如下一些同步集合类:> java.util.concurrent - Java并发工具包> ConcurrentHashMap 进行HashMap的并发操作,用来替代Collections.synchronizedMap(m)方法.> ConcurrentSkipListMap 实现