並發集合類 ConcurrentHashMap 和 CopyOnWriteArrayList

在Java類庫中出現的第一個關聯的集合類是 Hashtable ，它是JDK 1.0的一部分。 Hashtable 提供了一種便於使用的、安全執行緒的、關聯的map功能，這當然也是方便的。然而，執行緒安全性是憑代價換來的―― Hashtable 的所有方法都是同步的。此時，無競爭的同步會導致可觀的效能代價。 Hashtable 的後繼者 HashMap 是作為JDK1.2中的集合架構的一部分出現的，它通過提供一個不同步的基類和一個同步的封裝器 Collections.synchronizedMap ，解決了執行緒安全性問題。通過將基本的功能從執行緒安全性中分離開來， Collections.synchronizedMap 允許需要同步的使用者可以擁有同步，而不需要同步的使用者則不必為同步付出代價。 Hashtable 和 synchronizedMap 所採取的獲得同步的簡單方法（同步 Hashtable 中或者同步的 Map 封裝器對象中的每個方法）有兩個主要的不足。首先，這種方法對於延展性是一種障礙，因為一次只能有一個線程可以訪問hash表。同時，這樣仍不足以提供真正的執行緒安全性，許多公用的混合操作仍然需要額外的同步。雖然諸如 get() 和 put() 之類的簡單操作可以在不需要額外同步的情況下安全地完成，但還是有一些公用的操作序列，例如迭代或者put-if-absent（空則放入），需要外部的同步，以避免資料爭用。 有條件的執行緒安全性 同步的集合封裝器 synchronizedMap 和 synchronizedList ，有時也被稱作 有條件地安全執行緒――所有單個的操作都是安全執行緒的，但是多個操作組成的操作序列卻可能導致資料爭用，因為在操作序列中控制流程取決於前面操作的結果。 清單1中第一片段展示了公用的put-if-absent語句塊――如果一個條目不在 Map 中，那麼添加這個條目。不幸的是，在 containsKey() 方法返回到 put() 方法被調用這段時間內，可能會有另一個線程也插入一個帶有相同鍵的值。如果您想確保只有一次插入，您需要用一個對 Map m 進行同步的同步塊將這一對語句封裝起來。 清單1中其他的例子與迭代有關。在第一個例子中， List.size() 的結果在迴圈的執行期間可能會變得無效，因為另一個線程可以從這個列表中刪除條目。如果時機不得當，在剛好進入迴圈的最後一次迭代之後有一個條目被另一個線程刪除了，則 List.get() 將返回 null ，而 doSomething() 則很可能會拋出一個 NullPointerException 異常。那麼，採取什麼措施才能避免這種情況呢？如果當您正在迭代一個 List 時另一個線程也可能正在訪問這個 List ，那麼在進行迭代時您必須使用一個 synchronized 塊將這個 List 封裝起來，在 List 1 上同步，從而鎖住整個 List 。這樣做雖然解決了資料爭用問題，但是在並發性方面付出了更多的代價，因為在迭代期間鎖住整個 List 會阻塞其他線程，使它們在很長一段時間內不能訪問這個列表。 集合架構引入了迭代器，用於遍曆一個列表或者其他集合，從而最佳化了對一個集合中的元素進行迭代的過程。然而，在 java.util 集合類中實現的迭代器極易崩潰，也就是說，如果在一個線程正在通過一個 Iterator 遍曆集合時，另一個線程也來修改這個集合，那麼接下來的 Iterator.hasNext() 或 Iterator.next() 調用將拋出 ConcurrentModificationException 異常。就拿剛才這個例子來講，如果想要防止出現 ConcurrentModificationException 異常，那麼當您進行中迭代時，您必須使用一個在 List l 上同步的 synchronized 塊將該 List 封裝起來，從而鎖住整個 List 。（或者，您也可以調用 List.toArray() ，在不同步的情況下對數組進行迭代，但是如果列表比較大的話這樣做代價很高）。 清單 1. 同步的map中的公用競爭條件 Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap()); List l = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); // put-if-absent idiom -- contains a race condition // may require external synchronization if (!map.containsKey(key)) map.put(key, value); // ad-hoc iteration -- contains race conditions // may require external synchronization for (int i=0; i