目錄

概述

ConcurrentHashMap

CopyOnWriteArrayList

ConcurrentLinkedQueue

BlockingQueue

ConcurrentSkipListMap

設計目的

功能特性

與其他相關類對比

適用場景

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概述

JDK提供的這些容器大部分在 java.util.concurrent 包中。我們這里挑選出了一些比較有代表性的并發容器類，來感受一下JDK自帶的并發集合帶來的便利：

????????在前面幾篇也分別對這些類進行了使用場景介紹及源碼解析：

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap源碼解析

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList源碼解析

ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue源碼解析

BlockingQueue

阻塞隊列BlockingQueue應用及源碼解析

ConcurrentSkipListMap

????????它實現了?ConcurrentMap?接口，提供了線程安全的有序映射

設計目的

??ConcurrentSkipListMap?的設計目的是在多線程環境下提供一個有序的、線程安全的鍵值對映射結構。它通過跳表（Skip List）數據結構來實現高效的查找、插入和刪除操作，同時保證在多線程并發訪問時的數據一致性和線程安全性。與基于紅黑樹實現的?TreeMap?不同，跳表結構在并發環境下具有更好的擴展性和性能。

功能特性

有序性：ConcurrentSkipListMap?按照鍵的自然順序（如果鍵實現了?Comparable?接口）或在構造時提供的?Comparator?進行排序。這使得可以方便地對映射中的鍵值對進行范圍查詢、遍歷等操作。例如：

ConcurrentSkipListMap<Integer, String> map = new ConcurrentSkipListMap<>();
map.put(3, "three");
map.put(1, "one");
map.put(2, "two");
System.out.println(map.firstKey()); // 輸出 1
System.out.println(map.lastKey());  // 輸出 3

線程安全性：ConcurrentSkipListMap?是線程安全的，可以在多線程環境下安全地進行讀寫操作。多個線程可以同時讀取映射，而寫入操作（如插入、刪除、更新）也能在不影響其他線程讀取的情況下進行，通過內部的鎖分段技術和無鎖數據結構實現高效并發控制。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
ConcurrentSkipListMap<Integer, String> concurrentMap = new ConcurrentSkipListMap<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {executorService.submit(() -> {concurrentMap.put((int) (Math.random() * 100), "value");});
}
executorService.shutdown();

高效的操作性能：跳表結構使得?ConcurrentSkipListMap?在查找、插入和刪除操作上具有平均?O(logn)?的時間復雜度，其中?n?是映射中的元素數量。這使得它在處理大量數據時，性能表現良好。尤其在高并發讀多寫少的場景下，性能優勢更為明顯。

范圍查詢：支持范圍查詢操作，例如可以獲取鍵在某個范圍內的子映射。例如：

ConcurrentSkipListMap<Integer, String> map = new ConcurrentSkipListMap<>();
// 填充數據
map.put(1, "a");
map.put(3, "c");
map.put(5, "e");
ConcurrentNavigableMap<Integer, String> subMap = map.subMap(2, true, 4, true);
System.out.println(subMap); // 輸出 {3=c}

與其他相關類對比

• 與?TreeMap?對比：
  • 線程安全性：TreeMap?不是線程安全的，在多線程環境下需要外部同步機制來保證線程安全；而?ConcurrentSkipListMap?本身就是線程安全的，適合多線程并發訪問。
  • 性能：在高并發場景下，ConcurrentSkipListMap?由于采用跳表結構和更細粒度的并發控制，通常比使用外部同步的?TreeMap?性能更好。
• 與?ConcurrentHashMap?對比：
  • 有序性：ConcurrentHashMap?不保證鍵的順序，而?ConcurrentSkipListMap?保證鍵的有序性。如果應用需要按照鍵的順序進行操作，如范圍查詢、遍歷等，ConcurrentSkipListMap?是更好的選擇。
  • 性能：ConcurrentHashMap?在高并發讀寫場景下具有非常高的性能，尤其是在寫操作較多的情況下。而?ConcurrentSkipListMap?在范圍查詢和有序遍歷方面表現更好，讀操作性能也不錯，但寫操作相對?ConcurrentHashMap?可能稍慢，因為需要維護跳表結構的有序性。

適用場景

• 緩存系統：當緩存需要按照某種順序（如訪問時間、過期時間等）進行管理時，ConcurrentSkipListMap?可以作為緩存的底層數據結構。例如，實現一個帶有過期策略的緩存，按照過期時間排序，便于清理過期數據。
• 實時統計：在實時統計系統中，需要對數據按照某個維度（如時間戳、數值大小等）進行排序并實時更新。例如，統計一段時間內用戶的登錄次數，并按照登錄次數排序展示，ConcurrentSkipListMap?可以滿足這種需求。
• 索引結構：在一些需要對數據建立索引，并支持多線程并發訪問和范圍查詢的場景下，ConcurrentSkipListMap?可以作為索引的實現方式。例如，在數據庫的某些索引模塊中，使用?ConcurrentSkipListMap?可以提供高效的并發訪問和范圍查找功能。