這些併發容器的坑，你要謹記！

摘要：JDK1.5及之後的版本中，提供的線程安全的容器，一般被稱為併發容器。與同步容器一樣，併發容器在總體上也可以分為四大類，分別為：List、Set、Map和Queue。本文分享自華為雲社區《【高併發】要想學好併發編程，這些併發容器的坑是你必須要註意的！！（建議收藏）》，作者：冰河。其實， ...

摘要：JDK1.5及之後的版本中，提供的線程安全的容器，一般被稱為併發容器。與同步容器一樣，併發容器在總體上也可以分為四大類，分別為：List、Set、Map和Queue。

本文分享自華為雲社區《【高併發】要想學好併發編程，這些併發容器的坑是你必須要註意的！！（建議收藏）》，作者：冰河。

其實，在JDK1.5之前的線程安全的容器，大多數都是指同步容器，使用同步容器進行併發編程時，最大的問題就是性能很差。因為同步容器中的所有方法都是使用synchronized鎖進行互斥，串列度太高了，無法真正的做到並行。

所以，在JDK1.5之後，JDK中提供了併發性能更好的容器。JDK1.5及之後的版本中，提供的線程安全的容器，一般被稱為併發容器。

併發容器

與同步容器一樣，併發容器在總體上也可以分為四大類，分別為：List、Set、Map和Queue。總體上如下圖所示。

接下來，我們分別介紹下這些併發容器在使用時的註意事項和避免踩到的坑。

List

併發容器中的List相對來說比較簡單，就一個CopyOnWriteArrayList。大家可以從字面的意思中就能夠體會到：CopyOnWrite，在寫的時候進行複製操作，也就是說在進行寫操作時，會將共用變數複製一份。那這樣做有什麼好處呢？最大的好處就是：讀操作可以做到完全無鎖化。

在CopyOnWriteArrayList內部維護了一個數組，成員變數array指向這個數組，其核心源代碼如下所示。

private transient volatile Object[] array;
final Object[] getArray() {
return array;
}
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}

當進行操作時，都是基於array指向的這個內部數組進行的。例如，我們使用Iterator迭代器遍歷這個數組時，會按照下圖所示的方式進行讀操作。

如果在遍歷CopyOnWriteArrayList時發生寫操作，例如，向數組中增加一個元素時，CopyOnWriteArrayList則會將內部的數組複製一份出來，然後會在新複製出來的數組上添加新的元素，添加完再將array指向新的數組，如下圖所示。

對於CopyOnWriteArrayList的其他寫操作和添加元素的操作原理相同，這裡就不再贅述了。

使用CopyOnWriteArrayList時需要註意的是：

CopyOnWriteArrayList只適合寫操作比較少的場景，並且能夠容忍讀寫操作在短時間內的不一致。
CopyOnWriteArrayList的迭代器是只讀的，不支持寫操作。

Set

對於Set介面來說，併發容器中主要有兩個實現類，一個是CopyOnWriteArraySet，另一個是ConcurrentSkipListSet。其中，CopyOnWriteArraySet的使用場景、原理與註意事項和CopyOnWriteArrayList一致。而ConcurrentSkipListSet的使用場景、原理和註意事項和下文的ConcurrentSkipListMap一致。這裡，我就不再贅述啦。

Map

在併發容器中，Map介面的實現類主要有ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap，而ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap最大的區別就是：ConcurrentHashMap的Key是無序的，而ConcurrentSkipListMap的Key是有序的。

在使用ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap時，需要註意的是：ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap的Key和Value都不能為空。

這裡，我們可以將Map相關的類總結成一個表格，如下所示。

這樣，大家記憶起來就方便多了。

這裡，ConcurrentSkipListMap是基於“跳錶”實現的，跳錶的插入、刪除、查詢的平均時間複雜度為O(log n)，這些時間複雜度在理論上與線程數沒有關係。如果要追求性能的話，可以嘗試使用ConcurrentSkipListMap。

Queue

在Java的併發容器中，Queue相對來說比較複雜。我們先來瞭解幾個概念：

阻塞隊列：阻塞一般就是指當隊列已滿時，入隊操作會阻塞；當隊列為空時，出隊操作就會阻塞。
非阻塞隊列：隊列的入隊和出隊操作不會阻塞。
單端隊列：隊列的入隊操作只能在隊尾進行，隊列的出隊操作只能在隊首進行。
雙端隊列：隊列的入隊操作和出隊操作都可以在隊首和隊尾進行。

我們可以將上述的隊列進行組合，將隊列分為單端阻塞隊列、雙端阻塞隊列、單端非阻塞隊列和雙端非阻塞隊列。

在Java的併發容器中，會使用明顯的標識來區分不同類型的隊列。

阻塞隊列一個明顯的標識就是使用Blocking修飾，例如，ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是阻塞隊列。
單端隊列會使用Queue標識，例如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue也是單端隊列。
雙端隊列會使用Deque標識，例如LinkedBlockingDeque和ConcurrentLinkedDeque都是雙端隊列。

接下來，我們就分別簡單聊聊這四種類型的隊列。

單端阻塞隊列

在Java的併發容器中，單端阻塞隊列的主要實現是BlockingQueue，主要包括：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、PriorityBlockingQueue和DelayQueue。