故事

「高并发业务必读」深入剖析 Java 并发包中的锁机制

程序员小张: 刚结业,参加作业1年左右,日常作业是CRUD

「高并发业务必读」深入剖析 Java 并发包中的锁机制

架构师老李: 多个大型项目经历,精通各种屠龙宝术;

小张和老李一起作业已有数月,两边在技能上也有了许多的交流,可是却总是存在一些争议。

这一天,在公司年会上,他们两个意外地坐到了同桌,之后就开始了一场关于 Java 并发包的讨论。

小张:老李,我最近研讨了一下 Java 并发编程,学习了一些锁机制和线程池等知识点,感觉很有用。

老李:那你可要多加练习啊,只看书不动手怎样能成为一个好程序员呢?

小张:嗯,我正在开发一个高并发的 Web 应用,想请教您怎样运用 Java 并发包来进步并发处理才能。

老李:Java 并发包中最常用的便是锁机制,比方 synchronized 要害字、ReentrantLock 类等,

能够确保一起只要一个线程对同享资源进行操作。此外,还有 CountDownLatch、CyclicBarrier 等东西类,能够完结线程间的和谐和通信。

小张:哦,我之前写的代码都是运用 synchronized 来加锁,不过老师说会影响功能,所以我想测验 ReentrantLock。

老李:ReentrantLock 是 Lock 接口的一个完结类,比较于 synchronized 有更多的功能,比方可中断、可限时等。

可是,运用 ReentrantLock 需求手动加锁和解锁,代码略微杂乱一些。

小张:我理解了。那您觉得在高并发的事务场景下,应该怎样挑选适宜的锁机制呢?

老李:这个问题欠好回答,要看详细的事务场景和需求。在一般状况下,synchronized 已经满意满意需求了。

可是,假如需求更多的操控和操作,比方可重入性、公平性、死锁防止等,则能够挑选 ReentrantLock。

小张:好的,我会结合实际状况来挑选适宜的锁机制,并多加练习。谢谢您的主张!

拷问

并发的问题是面试的热门,提问方法不同很大,可是万变不离其宗,作为职场中的程序员,你需求体系化的梳理你的知识体系,并能熟练的结合场景进行分析规划,最终可能简略的调整几行代码就解决了一个高并发的问题。

Java并发包中有哪些东西类?

Java的并发包 java.util.concurrent 供给了许多东西类,包括以下几个首要部分:

1.线程池(ThreadPoolExecutor、Executors):用于办理和调度线程使命。

2.并发调集(ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue等):供给了一些线程安全的数据结构,能够在多线程环境下运用。

3.同步器(Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier等):用于和谐多个线程的履行次序。

4.原子变量(AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等):供给了依据原子操作的线程安全变量。

5.锁(ReentrantLock、ReadWritLock、StampedLock等):供给了一些线程安全的锁机制,能够操控多个线程对同享资源的拜访。

6.东西类(TimeUnit、ThreadLocalRandom等):供给了一些常用的并发编程东西。

Java并发包中的这些东西类,能够帮助开发人员更加方便地完结多线程编程,并进步程序的功能和可靠性。

线程池有哪些?怎样依照场景挑选?作业流程是怎样的?

线程池是一种常用的线程办理机制,能够在多线程编程中进步线程的复用性和履行功率,Java 供给了多种线程池完结,首要有以下几种:

FixedThreadPool:固定大小线程池,适宜处理长期的使命,限制线程数量能够防止资源过度消耗。

CachedThreadPool:缓存线程池,适宜短时刻的轻量级使命,依据使命数动态调整线程数量。

ScheduledThreadPool:定时器线程池,适宜履行周期性使命和推迟使命。

SingleThreadExecutor:单线程线程池,适宜一些需求次序履行的使命。

线程池的作业流程如下:

当有新使命抵达时,线程池首要查看是否有闲暇线程可用。

假如有闲暇线程,则将使命分配给其间的一个线程履行。

假如没有闲暇线程,则查看当时线程数是否到达上限,假如没有则创立新的线程来履行使命,否则将使命加入等候行列中。

当线程完结使命后,会主动返回线程池,并等候下一个使命的到来。

挑选不同的线程池需求依据详细场景进行判断:

假如是处理很多长期使命,能够挑选FixedThreadPool线程池。

假如是处理很多短时刻使命,能够挑选CachedThreadPool线程池。

假如是周期性或推迟使命,能够挑选ScheduledThreadPool线程池。

假如是需求次序履行的使命,能够挑选SingleThreadExecutor线程池。

总归,挑选适宜的线程池能够使得程序更加高效和强健,一起还需求留意防止线程数过多导致资源浪费等问题。

线程池有哪些优点和缺点?

Java 线程池是一种常用的并发编程东西,首要有以下几个优点:

进步程序功能

运用线程池能够防止频繁创立和毁掉线程的功能开支,一起也能够减少上下文切换的次数,进步体系的呼应速度和吞吐量。

办理线程数量

线程池能够操控线程的数量,防止线程数量过多导致体系负载过高、内存溢出等问题。经过设置中心线程数、最大线程数、使命行列等参数,能够优化线程池的功能和吞吐量。

进步代码可读性和可保护性

运用线程池能够将使命的履行和线程办理别离开来,使代码更加明晰易懂,一起也便于办理和保护。

支撑使命排队和优先级调度

线程池中的使命能够运用不同类型的行列进行排队,依据使命的优先级进行调度,满意不同场景下的需求。

可是,Java 线程池也有一些缺点:

调试困难

当线程池中的使命呈现反常时,很难追踪到详细的反常信息,可能需求凭借日志等东西进行排查。

对内存的消耗

线程池中的每个线程都需求占用一定的内存空间,当线程数量过多时可能会导致体系内存不足。

需求合理装备参数

线程池的功能和吞吐量取决于其参数的装备,需求依据详细事务场景进行优化调整。无法合理装备参数可能会导致线程饥饿、线程泄漏等问题。

总归,Java 线程池是一种十分有用的并发编程东西,能够进步程序的功能和稳定性。可是,在运用时需求留意一些坑点,合理装备参数,防止呈现线程饥饿、线程泄漏等问题。

自定义线程池的中心参数有哪些?

Java 中的线程池是一种常用的并发编程东西,能够优化线程创立和毁掉过程,进步程序的功能。在创立线程池时,需求运用结构函数传入不同的参数来装备线程池的行为。常用的线程池结构函数的参数如下:

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize: 线程池中中心线程数量,即在池中保持的最小线程数。 maximumPoolSize: 线程池中最大线程数量,当使命行列中的使命已满后,新的使命会创立新的线程直抵到达该值。 keepAliveTime: 非中心线程闲暇等候新使命的存活时刻。 unit: 存活时刻的单位,例如 TimeUnit.SECONDS 表明秒。 workQueue: 寄存待履行使命的堵塞行列。 threadFactory: 用于创立新线程的工厂类。 handler: 回绝履行使命时的处理战略,例如抛出反常、直接丢掉等。 以上参数中,corePoolSize 和 maximumPoolSize 分别指定了线程池中中心线程数量和最大线程数量,当使命行列满时会创立新的线程直抵到达最大线程数量。keepAliveTime 和 unit 一起指定了在非中心线程闲暇等候新使命的存活时刻。workQueue 是寄存待履行使命的堵塞行列,能够运用不同类型的行列来完结不同的调度战略。threadFactory 是用于创立新线程的工厂类,能够自定义完结。handler 则是回绝履行使命时的处理战略,能够依据详细状况自行挑选适宜的处理方法。

线程池回绝战略有哪些?怎样挑选?

Java 线程池的回绝战略是指当线程池中的作业行列已满,并且线程池中的一切线程都在履行使命时,新提交的使命怎样处理的战略。Java 中供给了四种默许的回绝战略,分别是:

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 直接抛出反常,默许的回绝战略。会抛出 RejectedExecutionException 反常。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 直接丢掉新提交的使命,不做任何处理。该完结最简略,但可能会导致一些使命被丢掉掉。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 丢掉最早被加入到作业行列中的使命,然后将新提交的使命添加到行列尾部。适用于需求快速呼应当时使命的场景。

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 将使命回退到提交使命的线程中履行。这种方法能够下降体系的负载压力,可是也可能导致调用者线程的堵塞。

以上回绝战略详细适用于不同的场景:

AbortPolicy:在不能接受更多恳求时,直接抛出反常,防止体系溃散。 DiscardPolicy:关于吞吐量要求很高的事务,可适当选用该战略,以确保体系的稳定性和高效性。 DiscardOldestPolicy:关于一些不太重要的使命能够选用该战略,以确保体系能够快速呼应当时恳求。 CallerRunsPolicy:适用于提交给线程池的使命比较重要且需求当即处理,此刻应将使命交给调用线程履行。 在实际开发中,假如以上默许回绝战略无法满意需求,也能够自定义回绝战略完结RejectedExecutionHandler 接口中的 rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) 方法。比方,能够将被回绝的使命保存到一个行列中,在有闲暇线程时从头提交这些使命。

怎样监控线程池?

Java 线程池是常用的并发编程东西,但假如不及时监控线程池的状况,就可能会导致线程池中的使命无法正常履行,影响体系的功能和稳定性。下面是一段 Java 代码,能够完结对线程池状况的监控:

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolMonitorExample { public static void main(String[] args) throws Exception { // 创立线程池 ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 10, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));

    // 发动监控线程来打印线程池状况
    ScheduledExecutorService scheduledExecutor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
    scheduledExecutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
        int poolSize = executor.getPoolSize();
        int activeCount = executor.getActiveCount();
        long completedTaskCount = executor.getCompletedTaskCount();
        long taskCount = executor.getTaskCount();
        System.out.println(String.format("[monitor] poolSize:%d, activeCount:%d, completedTaskCount:%d, taskCount:%d",
                poolSize, activeCount, completedTaskCount, taskCount));
    }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
    // 提交使命到线程池
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        executor.submit(new Task());
    }
    Thread.sleep(30000);
    // 封闭线程池
    executor.shutdown();
    scheduledExecutor.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

}

上述代码经过创立线程池和监控线程,周期性地打印线程池的状况信息。在提交使命到线程池后,能够观察到线程池中不断添加新的线程,并不断履行使命。当一切使命履行结束后,能够观察到线程池中的线程数量逐渐减少,最终封闭线程池。经过这种方法,能够及时发现线程池中的问题,防止体系呈现功能和稳定性问题。

WorkStealingPool适用什么场景?

WorkStealingPool 适用于需求处理很多独立使命的状况,能够充分利用多核CPU的核算功能。它是 Java 并发包中的一个线程池完结,选用了“作业窃取”算法,能够主动地将多个使命分配给不同的线程履行,并在使命完结后主动回收线程资源。

WorkStealingPool 线程池的特色和运用场景如下:

多线程并行:由于 WorkStealingPool 运用了多个线程来履行使命,所以适用于需求多线程并行处理使命的场景。

很多独立使命:WorkStealingPool 中的使命都是独立的,没有依靠联系,能够充分利用 CPU 的核算才能。

对呼应时刻要求高:由于 WorkStealingPool 中的线程会主动调度使命,所以能够确保使命的及时呼应,适用于对呼应时刻要求较高的场景。

可伸缩性:WorkStealingPool 能够依据使命的数量动态调整线程数,具有杰出的可伸缩性,适用于使命量不确定的场景。

总归,WorkStealingPool 适用于需求处理很多独立使命、对呼应时刻要求高、多线程并行、可伸缩性好的场景,如数据分析、图像处理、科学核算等。需求留意的是,由于线程调度开支较大,WorkStealingPool 在处理小量使命时可能会影响功能,不适宜用于处理小规模的使命。

比如代码:

import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class WorkStealingPoolExample { public static void main(String[] args) { int numTasks = 10; // 使命数量

    ExecutorService executor = Executors.newWorkStealingPool();  // 创立 WorkStealingPool 线程池
    for (int i = 0; i < numTasks; i++) {
        executor.submit(() -> {
            // 模仿一个耗时使命,随机生成一个数并核算其平方
            int randomNum = ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " calculating square of " + randomNum);
            try {
                Thread.sleep(100);  // 模仿使命运行时刻
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(randomNum + "^2 = " + (randomNum * randomNum));
        });
    }
    // 等候一切使命完结
    executor.shutdown();
    while (!executor.isTerminated()) {
        // 等候线程池中的使命全部履行结束
    }
    System.out.println("All tasks completed.");
}

}


上述代码创立了一个 WorkStealingPool 线程池,并向其间提交了若干个使命。每个使命都是一个无依靠联系的耗时使命,会随机生成一个数并核算其平方。最终,等候线程池中的一切使命履行结束并输出使命完结的提示信息。
# Java的并发调集有哪些?运用场景是什么?
Java 的并发包中供给了多种并发调集,能够在多线程环境下确保数据的安全性和一致性。这些并发调集首要有以下几种:
ConcurrentHashMap:线程安全的 HashMap。适用于高并发环境下的读写操作。
CopyOnWriteArrayList:线程安全的 ArrayList。适用于读多写少的场景。
BlockingQueue:堵塞行列,供给了多种堵塞刺进和删去元素的方法。适用于出产者-顾客模型等场景。
ConcurrentLinkedQueue:依据链表完结的线程安全行列。适用于高并发的无序行列操作。
ConcurrentSkipListMap:跳表完结的线程安全 Map。支撑快速的依照 key 排序。
AtomicReference:线程安全的引证类型变量。适用于需求原子性地更新一个目标引证的场景。
AtomicInteger、AtomicLong 等:线程安全的整型变量。适用于需求原子性地更新一个整数变量的场景。
运用并发调集能够防止在多线程环境下产生数据竞赛、死锁等问题。不同的并发集适宜用于不同的场景:
ConcurrentHashMap 适用于需求高并发读写的状况,如网站等。
CopyOnWriteArrayList 适用于读多写少的场景,如缓存、日志等。
BlockingQueue 适用于出产者-顾客模型,如音讯行列等。
ConcurrentLinkedQueue 适用于高并发的无序行列操作。
ConcurrentSkipListMap 适用于需求按 key 排序的场景,如排行榜等。
AtomicReference 适用于需求原子性地更新一个目标引证的场景,如单例形式等。
AtomicInteger、AtomicLong 等适用于需求原子性地更新一个整数变量的场景,如计数器等。
总归,挑选适宜的并发调集能够进步多线程程序的功率和可靠性,一起还需求依据详细场景进行挑选和运用。
##  ConcurrentHashMap的数据结构是怎样的?怎样确保高并发下的数据一致性和高功能?
ConcurrentHashMap 是 Java 并发包中的一个线程安全的哈希表完结,用于在多线程环境下存储和拜访键值对数据。ConcurrentHashMap 的数据结构如下:
ConcurrentHashMap 内部由一组 Segment(段)组成,每个 Segment 都是一个线程安全的哈希表。
每个 Segment 中保护了一个 HashEntry 数组,每个元素都是一个链表的头结点,用于存储键值对数据。
ConcurrentHashMap 依据键的 hash 值将键值对映射到不同的 Segment 中,并经过符号位来操控并发更新操作。
为了确保高并发下的数据一致性和高功能,ConcurrentHashMap 选用了以下几种技能:
分段锁机制:ConcurrentHashMap 将内部分红若干个 Segment,能够对每个 Segment 进行独立加锁,防止了整个表的锁竞赛。一起,Segment 之间能够并发地进行读操作,进步了并发度。
CAS 操作:ConcurrentHashMap 在刺进、删去和更新操作时,选用了依据 CAS 操作的达观锁机制,防止了无谓的堵塞和等候。
数据结构优化:ConcurrentHashMap 在保护哈希表的一起,还选用了一些优化技能,如“数组+链表”结构,进步了对数据的拜访速度。
总归,ConcurrentHashMap 经过分段锁机制、CAS 操作和数据结构优化等技能,确保了在高并发环境下的数据一致性和高功能。一起,还需求留意防止过度运用 ConcurrentHashMap 导致空间浪费或许下降并发功率的问题
## ConcurrentSkipListMap 的运用场景是什么?给出java示例代码。
ConcurrentSkipListMap 是 Java 并发包中的一个线程安全的有序 Map 完结,选用了跳表数据结构。它支撑高并发、高功能的拜访操作,并且能够确保元素的排序一致性。ConcurrentSkipListMap 的运用场景如下:
需求对 Map 中的元素进行排序时。
需求在多线程环境下对 Map 进行读写操作时。
需求处理很多且随机的查询恳求时。
以下是 ConcurrentSkipListMap 的 Java 示例代码:
java
import java.util.concurrent.ConcurrentSkipListMap;
public class ConcurrentSkipListMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentSkipListMap<Integer, String> map = new ConcurrentSkipListMap<>();
        // 向 map 中刺进若干个键值对
        map.put(4, "d");
        map.put(2, "b");
        map.put(5, "e");
        map.put(1, "a");
        map.put(3, "c");
        System.out.println("map: " + map);  // 输出 map 中的一切元素
        // 获取并删去第一个键值对,并输出
        Integer firstKey = map.firstKey();
        String firstValue = map.remove(firstKey);
        System.out.println("First key-value pair: " + firstKey + "=" + firstValue);
        System.out.println("map after removing first key-value pair: " + map);  // 输出 map 中的一切元素
    }
}
上述代码首要创立了一个 ConcurrentSkipListMap 目标,向其间刺进若干个键值对,然后输出一切元素。接着,从 map 中获取并删去第一个键值对,并输出成果和剩下元素。能够看到,ConcurrentSkipListMap 确保了元素的有序性和线程安全性。
##  CopyOnWriteArrayList结合读写事务场景,给一个Java代码比如。
CopyOnWriteArrayList 是 Java 中的线程安全的 List 调集,它选用“读写别离”的思维,在写入数据时会创立一个新的数组,并将原数组中的数据复制到新数组中,然后在新数组上履行写操作,这样能够防止写操作对其他线程的影响。CopyOnWriteArrayList 的适用场景首要是读操作比写操作多且数据量不会太大的状况下。下面给出一个运用 CopyOnWriteArrayList 的 Java 代码示例:
java
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class CopyOnWriteArrayListExample {
    // 定义一个 CopyOnWriteArrayList 调集
    private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
    public static void main(String[] args) {
        // 发动五个读线程和一个写线程
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(new ReadTask()).start();
        }
        new Thread(new WriteTask()).start();
    }
    // 读使命
    static class ReadTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                for (String s : list) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 读取数据:" + s);
                }
            }
        }
    }
    // 写使命
    static class WriteTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            int count = 0;
            while (true) {
                String data = "data" + count++;
                list.add(data);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入数据:" + data);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
上述代码经过创立一个 CopyOnWriteArrayList 调集,并发动五个读线程和一个写线程来模仿读写场景。在读使命中,运用 foreach 循环遍历调集中的元素,并打印出当时线程名和读取到的数据;在写使命中,每隔一秒向调集中添加新的数据。能够观察到,在多个读线程一起读取 CopyOnWriteArrayList 调集的过程中,不会产生读取脏数据的问题,由于 CopyOnWriteArrayList 内部保护了一个可重入锁,确保了它的线程安全性。
总归,CopyOnWriteArrayList 首要适用于读多写少的场景,如缓存体系、日志体系等。它具有读操作高效、写操作安全的特色,在确保数据安全性的一起也能够供给较高的功能表现
## BlockingQueue结合事务场景,给一个Java代码的比如。
BlockingQueue 是 Java 中的一种线程安全的堵塞行列,在完结多线程并发编程时十分常用。BlockingQueue 供给了 put() 和 take() 方法,能够完结出产者-顾客形式来解决数据同享和同步问题。下面给出一个运用 BlockingQueue 的 Java 代码示例:
java
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class BlockingQueueExample {
    // 定义一个堵塞行列
    private static BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 发动两个出产者和一个顾客
        new Thread(new Producer()).start();
        new Thread(new Producer()).start();
        new Thread(new Consumer()).start();
    }
    // 出产者
    static class Producer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    // 随机生成一个数
                    int data = new Random().nextInt(100);
                    // 将数据放入行列中
                    queue.put(data);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 出产了数据:" + data);
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    // 顾客
    static class Consumer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    // 从行列中取出数据
                    int data = queue.take();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消费了数据:" + data);
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
上述代码经过创立一个 BlockingQueue 行列,并发动两个出产者和一个顾客线程来模仿出产者-顾客场景。在出产者使命中,随机生成一个数并将其放入行列中;在顾客使命中,从行列中取出数据并打印出当时线程名和消费到的数据。能够观察到,在多个线程一起拜访 BlockingQueue 行列的过程中,行列内部会主动进行同步,确保了多线程安全的问题。
总归,BlockingQueue 首要适用于出产者-顾客场景,能够完结不同线程之间的数据同享和同步。它供给了堵塞式的 put() 和 take() 方法,能够解决数据竞赛、锁等候等问题。
## ConcurrentLinkedQueue 的运用场景Java代码比如
ConcurrentLinkedQueue 是 Java 中的一种线程安全的行列,它选用依据链表的数据结构,在并发拜访时能够确保线程安全。ConcurrentLinkedQueue 的适用场景首要是出产者-顾客模型中的多线程并发拜访。下面给出一个运用 ConcurrentLinkedQueue 的 Java 代码示例:
java
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
public class ConcurrentLinkedQueueExample {
    // 定义一个线程安全的行列
    private static ConcurrentLinkedQueue<Integer> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 发动两个出产者和两个顾客
        new Thread(new Producer()).start();
        new Thread(new Producer()).start();
        new Thread(new Consumer()).start();
        new Thread(new Consumer()).start();
    }
    // 出产者
    static class Producer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                int data = (int) (Math.random() * 100);
                queue.offer(data);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 出产了数据:" + data);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    // 顾客
    static class Consumer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                Integer data = queue.poll();
                if (data != null) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消费了数据:" + data);
                }
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
上述代码经过创立一个 ConcurrentLinkedQueue 行列,并发动两个出产者和两个顾客线程来模仿出产者-顾客场景。在出产者使命中,随机生成一个数并将其放入行列中;在顾客使命中,从行列中取出数据并打印出当时线程名和消费到的数据。能够观察到,在多个线程一起拜访 ConcurrentLinkedQueue 行列的过程中,行列内部会主动进行同步,确保了多线程安全的问题。
总归,ConcurrentLinkedQueue 首要适用于多线程并发拜访的场景,具有高效、线程安全的特色。它选用依据链表的数据结构,能够确保多线程并发拜访时的线程安全性和功能表现。
##  ConcurrentLinkedQueue 跟 BlockingQueue的差异是什么?怎样依据场景去挑选?
ConcurrentLinkedQueue 和 BlockingQueue 都是 Java 中的线程安全行列,但它们有一些差异:
数据结构不同:ConcurrentLinkedQueue 运用链表完结,而 BlockingQueue 能够运用数组或链表完结。
堵塞方法不同:ConcurrentLinkedQueue 不支撑堵塞操作,而 BlockingQueue 支撑堵塞式的 put() 和 take() 操作。
内部锁机制不同:ConcurrentLinkedQueue 运用 CAS(Compare And Swap)完结并发拜访,而 BlockingQueue 则是运用内部锁机制来确保线程安全。
依据场景挑选运用 ConcurrentLinkedQueue 还是 BlockingQueue 取决于详细的事务需求。假如需求在出产者-顾客模型中完结多线程并发拜访,能够运用 BlockingQueue 来进行堵塞式的同享内存,这种方法比较简略易用,一起也能够确保线程安全。假如仅仅需求一个高效的线程安全行列,并不需求堵塞操作的话,能够运用 ConcurrentLinkedQueue,由于它选用了依据链表的数据结构来完结并发拜访,能够确保高效和线程安全。
总归,依据详细的事务需求来挑选适宜的线程安全行列是十分要害的。假如需求堵塞式的同享内存,就应该挑选 BlockingQueue,假如仅仅需求高效的线程安全行列,就应该挑选 ConcurrentLinkedQueue。
## ConcurrentSkipListMap的运用场景,并给一个Java代码比如。
Skip List 数据结构是一种依据有序链表的数据结构,它经过添加多级索引来进步查找功率。Skip List 的底层是一个链表,每个节点都包含了若干级索引,每一级索引都是原链表的一个子集,它们以随机的方法树立衔接,使得查询和刺进操作都能够在对数时刻内完结。
Skip List 能够支撑并发场景下的高效排序的原因是:
借鉴了平衡树的思维:Skip List 选用的是类似于二叉查找树(BST)的思维,可是它不需求旋转操作,因而能够防止锁竞赛等问题。
支撑多级索引:Skip List 支撑多级索引,每一级索引都能够帮助快速定位节点位置,然后进步查找功率。
添加删去操作相对简略:与其他数据结构比较,Skip List 的添加和删去操作相对简略,没有杂乱的平衡算法,因而能够更好地适应并发环境。
总归,Skip List 是一种高效并发的有序数据结构,它具有类似于二叉查找树的特色,可是又防止了锁竞赛等问题。Skip List 支撑多级索引,并且添加删去操作相对简略,因而能够在并发场景下完结高效的排序和查找操作。
ConcurrentSkipListMap 是 Java 中的一种线程安全的有序映射表,它选用了 Skip List 数据结构来完结高效的并发拜访。ConcurrentSkipListMap 的适用场景首要是需求在多线程环境下进行排序和查找操作的场景,比方成绩排名、日志排序等。下面给出一个运用 ConcurrentSkipListMap 的 Java 代码示例:
java
import java.util.concurrent.ConcurrentSkipListMap;
public class ConcurrentSkipListMapExample {
    // 定义一个线程安全的有序映射表
    private static ConcurrentSkipListMap<Integer, String> map = new ConcurrentSkipListMap<>();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 发动两个线程添加数据
        new Thread(new AddTask()).start();
        new Thread(new AddTask()).start();
        // 等候子线程履行结束
        Thread.sleep(2000);
        // 遍历有序映射表并打印出成果
        for (Integer key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + " : " + map.get(key));
        }
    }
    // 添加数据使命
    static class AddTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                int data = (int) (Math.random() * 100);
                map.put(data, "value" + data);
            }
        }
    }
}
上述代码经过创立一个 ConcurrentSkipListMap 映射表,并发动两个线程并发地向映射表中添加数据。在主线程中,等候子线程履行结束后遍历有序映射表并打印出成果。能够观察到,在多个线程一起拜访 ConcurrentSkipListMap 映射表的过程中,映射表内部会主动进行同步和排序,确保了多线程安全和数据正确性。
总归,ConcurrentSkipListMap 首要适用于需求在多线程环境下进行排序和查找操作的场景,能够供给高效、线程安全的特色。它选用 Skip List 数据结构来完结并发拜访,能够确保多线程拜访时的功率和正确性。
## ConcurrentSkipListMap 比照 ConcurrentHashMap的不同?依照运用场景应该怎样挑选?
ConcurrentSkipListMap 和 ConcurrentHashMap 都是 Java 中的线程安全的高功能容器,它们有一些差异:
数据结构不同:ConcurrentSkipListMap 运用 Skip List 数据结构完结,并支撑排序;而 ConcurrentHashMap 运用分段锁(Segment)来完结并发拜访。
并发度不同:ConcurrentSkipListMap 的并发度比 ConcurrentHashMap 更小,由于它只需求一个锁就能确保多线程拜访的正确性和功率;而 ConcurrentHashMap 能够设置多个 Segment,进步并发度,一起也会添加内存占用和锁竞赛等问题。
适用场景不同:ConcurrentSkipListMap 首要适用于需求排序和查找的场景,比方成绩排名、日志排序等;而 ConcurrentHashMap 首要适用于需求高效并发拜访的场景,比方缓存、计数器等。
依据详细的事务需求来挑选运用 ConcurrentSkipListMap 还是 ConcurrentHashMap 是十分要害的。假如需求在多线程环境下进行排序和查找操作,并且对并发度要求不高的话,能够挑选 ConcurrentSkipListMap;假如需求高效并发拜访,并且对数据的排序没有特别要求的话,能够挑选 ConcurrentHashMap。
总归,ConcurrentSkipListMap 和 ConcurrentHashMap 都是十分优秀的线程安全容器,它们具有不同的特色和适用场景。在运用时应该依据详细的事务需求来挑选适宜的容器,以到达最佳的功能和作用
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