一、JDK提供的并发容器都有哪些

JDK提供的容器大多在 java.util.concurrent 包中。

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap
• CopyOnWriteArrayList：线程安全的List。在读多写少的场合性能非常好，远远好于Vector
• ConcurrentLinkedQueue（非阻塞队列）：线程安全的LinkedList。并发队列，非阻塞队列，使用链表实现
• BlockingQueue（阻塞队列）：是一个接口，阻塞队列。通过链表、数组等方式实现，非常适合做数据共享的通道
• ConcurrentSkipListMap：调表的实现。是一个Map，使得调表的数据结构能快速查找

 

1.彻底搞懂ConcurrentHashMap（线程安全HashMap）

对读和写都能保证高性能：读操作时（几乎）不加锁，写操作时通过 锁分段技术 ，只对操作的段加锁而不影响客户端对其他段的访问。

（1）ConcurrentHashMap与Hashtable的区别

底层数据结构不同：

①JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采用 分段数组+链表实现、JDK1.8采用数据结构跟HashMap一样的 数组+链表/红黑二叉树 实现。

②Hashtable和JDK1.8之前的HashMap一样都是 数组+链表 实现。

        注意：数组是HashMap主体，链表则是为了解决哈希冲突而存在

实现线程安全方式不同：

①JDK1.7的ConcurrentHashMap（分段锁）对整个桶数组进行分段（Segment）,每把锁只锁容器一部分数据，多线程访问不同段数据不会存在锁竞争、JDK1.8摒弃了Segment直接采用 数组+链表+红黑树 的数据结构实现，并发控制使用 synchronized 和CAS操作。

②Hashtable（同一把锁）只使用synchronized 来保证线程安全，效率低。

（2）ConcurrentHashMap线程安全具体实现方式 / 底层原理

JDK1.7

将数据分为一段段存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一段数据时，其他段数据也能被其他线程访问。

ConcurrentHashMap 由Segment数组结构（数组+链表）和HashEntry数组结构组成。Segment实现了ReentrantLock所以Segment是可重入锁，扮演锁的角色；HashEntry用于存储键值对数据。

JDK1.8

取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全，数据结构和HashMap类似，采用数组+链表/红黑二叉树。

synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，提高了效率。

2.彻底搞懂 CopyOnWriteArraylist（线程安全List）

读操作完全不加锁，写入也不会阻塞读取操作，只有写入和写入需要同步（ReentrantReadWriteLock 读写锁是，读读共享、写写互斥、读写和写读互斥）

（1）CopyOnWriteArraylist底层原理

CopyOnWriteArraylist的所有可变操作（add、set等）都是通过创建底层数组的副本实现。

当List需要被修改时并不修改原有内容，而是对原有数据进行一次复制，将修改的内容写入副本，写完后再将副本替换原来数据。这样可保证写操作不会影响读操作。

读取操作：没有任何同步控制和锁操作，因为内部数组array不会发生修改，只会被另一个array替换，可以保证数据安全。

写入操作：add()方法在添加集合的时候加了锁，保证了同步，避免了所线程写的时候会copy出多个副本出来。

 

3.ConcurrentLinkedQueue（非阻塞队列）

底层原理：使用 链表 作为数据结构，主要使用CAS非阻塞算法实现线程安全，高性能、无锁

4.BlockingQueue（阻塞队列）

（1）底层原理：主要应用于“生产者——消费者”问题中，原因是其提供了可阻塞的插入和移除的方法。当队列已满 生产者 线程会被阻塞，直到队列未满；当队列为空 消费者 线程被阻塞，直到队列非空。

（它是一个接口，继承Queue,而Queue又继承Collention接口）

（2）BlockingQueue接口的3个实现类ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue

——ArrayBlockingQueue（底层是： 数组）

有界队列（FIFO）实现类，一旦创建容量不能改变。其并发控制采用可重入锁实现，不管插入还是读取都需要先获取到锁，当队列满时插入队列会阻塞，从空队列读取元素也会阻塞。不保证公平性。

——LinkedBlockingQueue（底层是：单项链表）

可以是有界队列也可以试无界队列（FIFO），为防止容量迅速增加一般在建立时会指定大小，默认大小是Integer.MAX_VALUE，相比ArrayBlockingQueue有更高的吞吐量。

——PriorityBlockingQueue

支持优先级的 无界队列。默认采用自然顺序排序，也可以通过自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则，还可以初始化时通过构造器参数Comparator来指定排序规则。并发控制采用ReentrantLock可重入锁，只能指定初始大小，后面插入容量时空间不够会自动扩容。

（是PriorityQueue 的线程安全版本，不可以插入null，插入的对象必须是可比较大小的）

 

什么是有界队列和无界队列：

有界队列：有固定大小的队列

无界队列：没有设置固定大小的队列