java中自帶有并發(fā)屬性的List總結(jié)

更新時間：2023年09月14日 16:14:35 作者：flydean

java中有很多l(xiāng)ist,但是原生支持并發(fā)的并不多,那么java中的并發(fā)list到底有哪些呢？下面小編就來給大家介紹一下ArrayList、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedDeque這幾個吧

java中有很多l(xiāng)ist，但是原生支持并發(fā)的并不多，我們在多線程的環(huán)境中如果想同時操作同一個list的時候，就涉及到了一個并發(fā)的過程，這時候我們就需要選擇自帶有并發(fā)屬性的list，那么java中的并發(fā)list到底有哪些呢？今天要給大家介紹的是ArrayList、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedDeque這幾個。

各種list的優(yōu)缺點

當涉及到并發(fā)編程時，不同的 List 實現(xiàn)具有各自的優(yōu)點和缺點。下面是對 ArrayList、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedDeque 的優(yōu)缺點進行詳細比較的描述：

ArrayList:

優(yōu)點：

簡單易用：ArrayList 是 Java 中最基本的動態(tài)數(shù)組，易于理解和使用。
高效的隨機訪問：由于內(nèi)部基于數(shù)組實現(xiàn)，因此具有良好的隨機訪問性能。

缺點：

非線程安全：ArrayList 不是線程安全的，當多個線程同時修改它時會出現(xiàn)競態(tài)條件。
需要外部同步：為了使 ArrayList 在多線程環(huán)境下安全，需要額外的同步措施，如使用 Collections.synchronizedList。

CopyOnWriteArrayList:

優(yōu)點：

線程安全：CopyOnWriteArrayList 是線程安全的，多個線程可以同時讀取而不會出現(xiàn)問題。
適用于讀多寫少的情況：由于寫操作會復制整個數(shù)組，適用于讀多寫少的情況，例如日志記錄。

缺點：

寫操作開銷大：每次寫操作都會復制整個列表，因此寫操作的開銷較大，不適合高頻寫入操作。
數(shù)據(jù)不是實時的：由于寫操作的復制過程，讀操作可能會看到舊數(shù)據(jù)，因此不適用于需要實時數(shù)據(jù)的場景。

ConcurrentLinkedDeque:

優(yōu)點：

高并發(fā)：ConcurrentLinkedDeque 針對高并發(fā)讀寫進行了優(yōu)化，適用于需要高并發(fā)處理的情況。
低延遲：添加和刪除操作的性能很好，不會導致鎖爭用。

缺點：

不支持隨機訪問：ConcurrentLinkedDeque 不支持隨機訪問元素，因為它是一個雙端隊列，只能從隊頭和隊尾進行操作。
不適用于所有場景：不適合需要隨機訪問的場景，例如需要根據(jù)索引查找元素的情況。

總的來說，選擇哪種 List 實現(xiàn)取決于您的具體需求。如果您需要高度并發(fā)且讀寫操作相對平衡，ConcurrentLinkedDeque 可能是更好的選擇。如果您主要進行讀操作且能夠容忍寫操作的開銷，CopyOnWriteArrayList 是一個不錯的選擇。如果您只在單線程環(huán)境下操作，ArrayList 可能是更簡單的選擇，但需要注意同步問題。

他們的實現(xiàn)原理

理解這些并發(fā) List 實現(xiàn)的原理對于正確使用它們非常重要。以下是這些 List 的實現(xiàn)原理：

ArrayList:

實現(xiàn)：ArrayList 基于動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)。它內(nèi)部維護一個對象數(shù)組，可以根據(jù)需要進行自動擴展。
原理：ArrayList 支持隨機訪問，因為可以通過索引直接訪問元素。添加元素時，它會檢查容量是否足夠，如果不夠，會創(chuàng)建一個更大的數(shù)組并將元素復制到新數(shù)組中。這可能導致內(nèi)部數(shù)組的重新分配和復制，因此在多線程環(huán)境下需要額外的同步來確保線程安全。

CopyOnWriteArrayList:

實現(xiàn)：CopyOnWriteArrayList 也是基于數(shù)組實現(xiàn)的，但與普通的 ArrayList 不同，它在寫操作時不直接修改現(xiàn)有數(shù)組，而是創(chuàng)建一個新的副本。
原理：讀操作在不需要鎖的情況下并發(fā)執(zhí)行，因為它們始終訪問當前的數(shù)組。寫操作會復制當前數(shù)組的內(nèi)容到一個新數(shù)組上，然后執(zhí)行修改操作。這確保了讀操作不受寫操作的影響。雖然寫操作需要額外的內(nèi)存和復制，但讀操作非常高效，適用于讀多寫少的場景。

ConcurrentLinkedDeque:

實現(xiàn)：ConcurrentLinkedDeque 是一個雙端隊列，它使用節(jié)點來連接元素。每個節(jié)點都包含一個元素和指向前一個和后一個節(jié)點的引用。
原理：在多線程環(huán)境下，ConcurrentLinkedDeque 使用CAS（比較并交換）操作來實現(xiàn)并發(fā)。添加元素時，它會在隊頭或隊尾創(chuàng)建新的節(jié)點，然后通過CAS操作將新節(jié)點連接到隊列中。刪除元素時，會通過CAS來更改節(jié)點的引用，以確保線程安全。由于沒有全局鎖，ConcurrentLinkedDeque 允許高并發(fā)的添加和刪除操作，但不支持隨機訪問。

總之，這些并發(fā) List 的實現(xiàn)原理都是為了在多線程環(huán)境下提供高并發(fā)性能和線程安全。不同的實現(xiàn)方式適用于不同的使用場景。

使用舉例

在多線程Java應用程序中，處理數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問是一個常見的挑戰(zhàn)。這里將介紹四種支持并發(fā)的容器：ArrayList、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedDeque的用法和代碼實現(xiàn)。

ArrayList

使用示例

以下是一個使用ArrayList的示例：

List<String> arrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
// 添加元素
arrayList.add("元素1");
arrayList.add("元素2");
// 迭代元素
for (String element : arrayList) {
    System.out.println(element);
}

CopyOnWriteArrayList

使用示例

下面是一個使用CopyOnWriteArrayList的示例：

CopyOnWriteArrayList<String> copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
// 添加元素
copyOnWriteArrayList.add("元素1");
copyOnWriteArrayList.add("元素2");
// 迭代元素
for (String element : copyOnWriteArrayList) {
    System.out.println(element);
}

ConcurrentLinkedDeque

使用示例

ConcurrentLinkedDeque的使用示例如下：

ConcurrentLinkedDeque<String> concurrentLinkedDeque = new ConcurrentLinkedDeque<>();
// 添加元素
concurrentLinkedDeque.offer("元素1");
concurrentLinkedDeque.offer("元素2");
// 獲取并移除元素
String element = concurrentLinkedDeque.poll();
System.out.println("取出元素：" + element);

選擇最適合您的容器

在實際應用中，您應該根據(jù)需求選擇最適合的容器。如果需要高并發(fā)的讀取操作，可以考慮使用CopyOnWriteArrayList。如果需要高并發(fā)的添加和移除元素操作，可以使用ConcurrentLinkedDeque。最終，根據(jù)項目要求和性能需求來選擇適當?shù)娜萜鳌?/p>