学习互联网架构第九课（同步类容器）

         同步类容器，常见的有Vectorr和HashTable，这些容器的同步功能其实都是由JDK的Collections.synchronized***等工厂方法去创建的。其底层的机制无非就是用传的synchronized关键字对每个共用的方法都进行同步，使得每次只能有一个线程访问容器的状态。这很明显不满足我们今天互联网时代高并发的需求，在保证线程安全的同时，也必须要有足够好的性能。

        同步类容器虽然是线程安全的，但是在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。复合类操作如：迭代（反复访问元素，遍历完容器中所有的元素）、跳转（根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素）、以及条件运算。这些复合操作在多线程并发地修改容器时，可能会表现出意外的行为，最经典的便是ConcurrentModificationException，原因是当容器迭代的过程中，被并发的修改了内容，这是由于早期迭代器设计的时候并没有考虑并发修改的问题。

        上面都是些干巴巴的理论，下面我们来看一个例子，这个例子就是同步容器出现异常的情况。我们在迭代容器中的元素的时候是不能增加或减少元素的，否则就会报ConcurrentModificationException异常。这跟我们遍历ArrayList的时候删除或增加元素报异常是一样的。



          SynContainer类的代码如下：

package com.internet.container;

import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;

/**
* 同步类容器
* @author wanghaijie
*
*/
public class SynContainer {
//初始化火车票池并添加火车票：为避免线程安全问题，可采用Vector替代ArrayList，HashTable替代HashMap
public static void main(String[] args){
final Vector<String> tickets = new Vector<>();
//向tickets中添加票
for(int i=0;i<=100;i++){
tickets.add("火车票"+i);
}
//遍历tickets，并在遍历的过程当中删除一个元素
for (Iterator iterator = tickets.iterator(); iterator.hasNext();) {
String element = (String) iterator.next();
tickets.remove(10);//删除掉索引号为10的元素
}
}
}

        之所以说Vector是线程安全的，我们看一下add方法便知道了，如下图所示，可以看到，上来便在add方法上加上了synchronized锁，同一时间只能有一个线程进行写操作，当然线程安全了，但是随之而来的便是效率太过低下。



          下面我们看下JDK提供的Collections.synchronized**方法，它提供的方法有多个，如下图所示。



           我们知道，HashMap不是线程安全的，那么我们怎么验证HashMap不是线程安全的呢？我们举个例子，如下图所示。



           代码如下：

package com.internet.container;

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SynContainer2 {

public static void main(String[] args){
//Map<String,String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

@Override
public void run() {
for(int i=0;i<25;i++){
map.put(String.valueOf(i), String.valueOf(i));
}
}
},"t1");

Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

@Override
public void run() {
for(int j=25;j<50;j++){
map.put(String.valueOf(j), String.valueOf(j));
}
}
},"t2");
t1.start();
t2.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int k=0;k<50;k++){
if(!String.valueOf(k).equals(map.get(String.valueOf(k)))){
System.out.println(String.valueOf(k)+":"+map.get(String.valueOf(k)));
}
}
}
}

         运行上面的方法，有时会看到如下图所示的结果，我们明明向map中添加的都是整数转成的字符串，现在却出现了这种数据，说明HashMap不是线程安全的。



           我们再把HashMap经过Collections.synchronizedMap进行处理（把注释掉的那行代码放开，如下图所示）。



        再多执行几次main方法，发现没有任何异常数据输出，这说明经过Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());这样处理的HashMap已经变成线程安全的了。不过，由于它加了锁，因此并发效率自然而然就低了。