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ConcurrentHashMap
CopyOnWriteArrayList
ConcurrentLinkedQueue
BlockingQueue
ConcurrentSkipListMap
设计目的
功能特性
与其他相关类对比
适用场景 概述
JDK提供的这些容器大部分在 java.util.concurrent 包中。我们这里挑选出了一些比较有代表性的并发…目录 概述
ConcurrentHashMap
CopyOnWriteArrayList
ConcurrentLinkedQueue
BlockingQueue
ConcurrentSkipListMap
设计目的
功能特性
与其他相关类对比
适用场景 概述
JDK提供的这些容器大部分在 java.util.concurrent 包中。我们这里挑选出了一些比较有代表性的并发容器类来感受一下JDK自带的并发集合带来的便利 在前面几篇也分别对这些类进行了使用场景介绍及源码解析
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap源码解析
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList源码解析
ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue源码解析
BlockingQueue
阻塞队列BlockingQueue应用及源码解析
ConcurrentSkipListMap 它实现了 ConcurrentMap 接口提供了线程安全的有序映射
设计目的 ConcurrentSkipListMap 的设计目的是在多线程环境下提供一个有序的、线程安全的键值对映射结构。它通过跳表Skip List数据结构来实现高效的查找、插入和删除操作同时保证在多线程并发访问时的数据一致性和线程安全性。与基于红黑树实现的 TreeMap 不同跳表结构在并发环境下具有更好的扩展性和性能。
功能特性
有序性ConcurrentSkipListMap 按照键的自然顺序如果键实现了 Comparable 接口或在构造时提供的 Comparator 进行排序。这使得可以方便地对映射中的键值对进行范围查询、遍历等操作。例如
ConcurrentSkipListMapInteger, String map new ConcurrentSkipListMap();
map.put(3, three);
map.put(1, one);
map.put(2, two);
System.out.println(map.firstKey()); // 输出 1
System.out.println(map.lastKey()); // 输出 3 线程安全性ConcurrentSkipListMap 是线程安全的可以在多线程环境下安全地进行读写操作。多个线程可以同时读取映射而写入操作如插入、删除、更新也能在不影响其他线程读取的情况下进行通过内部的锁分段技术和无锁数据结构实现高效并发控制。
ExecutorService executorService Executors.newFixedThreadPool(10);
ConcurrentSkipListMapInteger, String concurrentMap new ConcurrentSkipListMap();
for (int i 0; i 10; i) {executorService.submit(() - {concurrentMap.put((int) (Math.random() * 100), value);});
}
executorService.shutdown();
高效的操作性能跳表结构使得 ConcurrentSkipListMap 在查找、插入和删除操作上具有平均 O(logn) 的时间复杂度其中 n 是映射中的元素数量。这使得它在处理大量数据时性能表现良好。尤其在高并发读多写少的场景下性能优势更为明显。
范围查询支持范围查询操作例如可以获取键在某个范围内的子映射。例如
ConcurrentSkipListMapInteger, String map new ConcurrentSkipListMap();
// 填充数据
map.put(1, a);
map.put(3, c);
map.put(5, e);
ConcurrentNavigableMapInteger, String subMap map.subMap(2, true, 4, true);
System.out.println(subMap); // 输出 {3c}
与其他相关类对比
与 TreeMap 对比 线程安全性TreeMap 不是线程安全的在多线程环境下需要外部同步机制来保证线程安全而 ConcurrentSkipListMap 本身就是线程安全的适合多线程并发访问。性能在高并发场景下ConcurrentSkipListMap 由于采用跳表结构和更细粒度的并发控制通常比使用外部同步的 TreeMap 性能更好。 与 ConcurrentHashMap 对比 有序性ConcurrentHashMap 不保证键的顺序而 ConcurrentSkipListMap 保证键的有序性。如果应用需要按照键的顺序进行操作如范围查询、遍历等ConcurrentSkipListMap 是更好的选择。性能ConcurrentHashMap 在高并发读写场景下具有非常高的性能尤其是在写操作较多的情况下。而 ConcurrentSkipListMap 在范围查询和有序遍历方面表现更好读操作性能也不错但写操作相对 ConcurrentHashMap 可能稍慢因为需要维护跳表结构的有序性。
适用场景
缓存系统当缓存需要按照某种顺序如访问时间、过期时间等进行管理时ConcurrentSkipListMap 可以作为缓存的底层数据结构。例如实现一个带有过期策略的缓存按照过期时间排序便于清理过期数据。实时统计在实时统计系统中需要对数据按照某个维度如时间戳、数值大小等进行排序并实时更新。例如统计一段时间内用户的登录次数并按照登录次数排序展示ConcurrentSkipListMap 可以满足这种需求。索引结构在一些需要对数据建立索引并支持多线程并发访问和范围查询的场景下ConcurrentSkipListMap 可以作为索引的实现方式。例如在数据库的某些索引模块中使用 ConcurrentSkipListMap 可以提供高效的并发访问和范围查找功能。
