Java集合框架的线程安全
hashset线程安全吗
hashset线程安全吗HashSet是Java集合框架中的一种数据结构，它实现了Set接口，可以用来存储不重复的元素。
在多线程环境下，我们需要考虑HashSet的线程安全性，即在多个线程同时访问HashSet时是否会出现数据不一致的情况。
本文将就HashSet的线程安全性展开讨论。
首先，我们需要了解HashSet的内部实现。
HashSet基于HashMap实现，它使用HashMap的key来存储元素，而value则使用一个固定的Object对象。
在HashSet中，元素的存储是无序的，它不保证元素的顺序，也不保证元素的存储位置。
在单线程环境下，HashSet是非线程安全的，即在多个线程同时访问HashSet 时，可能会出现数据不一致的情况。
针对HashSet的线程安全性问题，我们可以采取以下几种方式进行解决：1. 使用Collections.synchronizedSet方法将HashSet转换为线程安全的Set。
这种方式可以通过对HashSet进行包装，使得它具有线程安全的特性。
但是需要注意的是，虽然这种方式可以保证线程安全，但在多线程环境下性能较差。
2. 使用ConcurrentHashMap代替HashSet。
ConcurrentHashMap是Java集合框架中提供的线程安全的HashMap实现，它采用了分段锁的机制，可以在一定程度上提高并发性能。
通过使用ConcurrentHashMap，我们可以避免HashSet的线程安全性问题，并且不会带来太大的性能损失。
3. 使用CopyOnWriteArraySet代替HashSet。
CopyOnWriteArraySet是Java并发包中提供的线程安全Set实现，它基于CopyOnWriteArrayList实现，通过在写操作时复制一份新的数组来实现线程安全。
使用CopyOnWriteArraySet可以避免HashSet的线程安全性问题，并且在读操作上具有较好的性能表现。
Java集合和Apache-Commons-Collections的线程安全性机制
Java集合和Apache-Commons-Collections的线程安全性机制JDK中线程安全的类包括：Vector：与ArrayList最⼤的差别就是线程安全Stack：线程安全，不常使⽤；推荐使⽤Deque接⼝的ArrayDeque实现类Hashtable：相对HashMap⽽⾔，线程安全我所知道的上⾯三个类线程安全，其它的⼤部分都是线程不安全的。
⽐较意外的是，常⽤的List、Map、Set等都是线程不安全的，不常⽤的反⽽线程安全。
PS: enum 类实现了 Enumeration接⼝，有⼈说它是线程安全的，其实不是。
Apache Commons-Collections中⼤部分集合类的实现都是线程不安全的，我们在使⽤这些集合的时候，为需要同步的⽅法体加上synchronized关键字，可以保证线程安全。
Commons-Collections使⽤了Java的集合synchronization机制，我们可以使⽤jdk中Collections⼯具类将线程不安全的集合包装成线程安全的集合。
Collections中的synchronizedXXX(Collection<T> c)⽅法，返回⼀个以原集合为基础的线程安全的集合。
当对返回的集合进⾏遍历时，需要⼿动加上synchronized，否则将会线程不安全。
⽰例代码：1: Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<String>());2:synchronized(set) {3: Iterator<String> i = set.iterator(); //⼀定要放在synchronized代码块中4:while(i.hasNext()) {5: i.next();6: }。
java中线程安全的集合
java中线程安全的集合⼀、CopyOnWriteArrayList迭代的同时进⾏修改会发⽣ConcurrentModificationException异常，推荐使⽤CopyOnWriteArrayList List<RtuTagAct> rtuTagActList = entry.getValue();for (RtuTagAct rtuTagAct:rtuTagActList) {if (rtuTagAct.getTagKey().equals(pushKey)) {rtuTagActList.remove(rtuTagAct);}}下⾯是修改后的实现List<RtuTagAct> rtuTagActList0 = entry.getValue();List<RtuTagAct> rtuTagActList = new CopyOnWriteArrayList<>(rtuTagActList0);for (RtuTagAct rtuTagAct:rtuTagActList) {if (rtuTagAct.getTagKey().equals(pushKey)) {rtuTagActList.remove(rtuTagAct);}}⼆、ConcurrentHashMap并发时修改Map,推荐使⽤ConcurrentHashMap，不然可能发⽣不可预料的后果⽐如如下实现，算出的数据根本就是错误的Map<String, Double> result = new HashMap<>();atIdList.forEach(meterId -> {Double now = rtValueMap.get(meterId);Double node = hiveRTValueMap.get(meterId);double todayValue = ArithUtils.sub(now, node);result.put(meterId, todayValue);}});采⽤如下修改后的代码，果然就没问题了Map<String, Double> result = new ConcurrentHashMap<>();atIdList.forEach(meterId -> {Double now = rtValueMap.get(meterId);Double node = hiveRTValueMap.get(meterId);double todayValue = ArithUtils.sub(now, node);result.put(meterId, todayValue);}});三、其他interface non-thread-safe thread-safeList ArrayList CopyOnWriteArrayListMap HashMap ConcurrentHashMapSet HashSet / TreeSet CopyOnWriteArraySetQueue ArrayDeque / LinkedList ArrayBlockingQueue / LinkedBlockingQueueDeque ArrayDeque / LinkedList LinkedBlockingDeque。
线程安全的集合有哪些
线程安全的集合有哪些在多线程编程中，线程安全的集合是非常重要的。
线程安全的集合可以保证在多个线程同时访问的情况下，不会出现数据不一致的问题。
在实际的开发中，我们经常会遇到需要在多线程环境下使用集合的情况，因此了解线程安全的集合有哪些，以及它们的特点和适用场景是非常有必要的。
1. ConcurrentHashMap。
ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现，它采用了锁分段技术来保证线程安全。
在ConcurrentHashMap中，整个哈希表被分为多个段，每个段都有一个独立的锁。
这样在多线程访问的时候，只需要锁住对应的段，而不是锁住整个哈希表，可以大大提高并发访问的性能。
ConcurrentHashMap适用于多线程并发读写的场景，它能够保证在多线程环境下的读写操作都是线程安全的。
在实际应用中，ConcurrentHashMap经常被用来替代Hashtable，因为它的性能更好。
2. CopyOnWriteArrayList。
CopyOnWriteArrayList是Java中线程安全的动态数组实现，它的线程安全是通过“写入时复制”来实现的。
在CopyOnWriteArrayList中，每次对集合的修改操作（添加、删除元素）都会创建一个新的数组，这样可以避免多个线程同时修改集合时出现的并发问题。
CopyOnWriteArrayList适用于读操作远远多于写操作的场景，因为每次写操作都会创建一个新的数组，所以写操作的性能比较低。
但是在读操作非常频繁的情况下，CopyOnWriteArrayList能够提供较好的性能和线程安全保障。
3. ConcurrentLinkedQueue。
ConcurrentLinkedQueue是Java中线程安全的队列实现，它采用了无锁的并发算法来保证线程安全。
在ConcurrentLinkedQueue中，每个节点都包含了指向下一个节点的引用，这样在多线程环境下，可以通过CAS（Compare and Swap）操作来实现并发访问。
synchronizedlist使用
synchronizedlist使用synchronizedList是Java集合框架中提供的一种线程安全的List实现。
在多线程环境下，通过使用synchronizedList，我们可以确保对List的操作是同步的，从而避免出现线程安全问题。
synchronizedList的使用方法非常简单。
我们只需要调用Collections类的synchronizedList方法，将需要同步的List作为参数传入即可。
下面是一个示例代码：javaList<String> list = new ArrayList<>();List<String> synchronizedList =Collections.synchronizedList(list);通过这样的方式，我们就创建了一个线程安全的List对象synchronizedList。
在多线程环境下，我们可以通过synchronizedList来进行并发操作，而无需担心线程安全问题。
synchronizedList的实现原理是通过在每个方法上加上synchronized关键字来实现同步。
这意味着每次只有一个线程能够同时执行synchronizedList的方法，从而保证了线程安全。
需要注意的是，虽然synchronizedList可以确保线程安全，但是在高并发的情况下，它的性能可能会受到影响。
因为每个方法都需要获取对象锁，这会导致其他线程需要等待，从而降低了并发性能。
因此，在性能要求较高的场景下，我们可以考虑使用其他更高效的线程安全集合类，如ConcurrentLinkedQueue。
除了使用synchronizedList外，我们还可以使用其他方式来实现线程安全的List。
例如，我们可以使用CopyOnWriteArrayList类，它通过在每次修改操作时创建一个新的副本来实现线程安全。
这种方式适用于读操作频繁、写操作较少的场景。
java中的线程安全队列
java中的线程安全队列在并发编程中，有时候需要使⽤线程安全的队列，如果要实现⼀个线程安全的队列有两种实现⽅式：阻塞算法、⾮阻塞算法。
使⽤阻塞算法的队列可以⽤⼀个锁（出⼊队列⽤同⼀把锁），或两个锁（⼊队和出队⽤不同的锁），⾮阻塞的实现⽅式则可以⽤循环CAS的⽅式实现。
⼀⾮阻塞⽅式实现线程安全的队列ConcurrentLinkedQueueConcurrentLinkedQueue由head节点和tail节点组成，每个节点node由节点元素item和指向下⼀个节点next的引⽤组成。
当我们增加⼀个元素时，它会添加到队列的末尾，当我们取⼀个元素时，它会返回⼀个队列头部的元素。
虽然ConcurrentLinkedQueue的性能很好，但是在调⽤size()⽅法的时候，会遍历⼀遍集合，对性能损害较⼤，执⾏很慢，因此应该尽量的减少使⽤这个⽅法，如果判断是否为空，最好⽤isEmpty()⽅法。
ConcurrentLinkedQueue不允许插⼊null元素，会抛出空指针异常。
ConcurrentLinkedQueue是⽆界的，所以使⽤时，⼀定要注意内存溢出的问题。
即对并发不是很⼤中等的情况下使⽤，不然占⽤内存过多或者溢出，对程序的性能影响很⼤，甚⾄是致命的。
⼆阻塞⽅式实现线程安全的对列JDK7提供了7个阻塞队列，如下。
⼝ ArrayBlockingqueue:ー个由数组结构组成的有界阻塞队列。
⼝ LinkedBlockingqueue:⼀个由链表结构组成的有界阻塞队列。
⼝ PriorityBlockingqueue:⼀个⽀持优先级排序的⽆界阻塞队列。
⼝ Delayqueue:ー个使⽤优先级队列实现的⽆界阻塞队列。
⼝ Synchronousqueue:⼀个不存储元素的阻塞队列。
⼝ Linkedtransferqueue:ー个由链表结构组成的⽆界阻塞队列。
⼝ LinkedblockingDeque:ー个由链表结构组成的双向阻塞队列。
使用Java编写线程安全的代码的准则
使用Java编写线程安全的代码的准则Java语言提供了多种机制来实现线程安全的代码。
下面是一些编写线程安全代码的准则：1.使用不可变对象：不可变对象是指一旦创建就不能修改其状态的对象。
由于不可变对象是无法修改的，所以它们可以在多个线程之间共享而不需要进行额外的同步操作。
因此，使用不可变对象来编写线程安全的代码是一个很好的选择。
2.同步访问共享资源：如果有多个线程需要访问共享的可变资源，必须使用同步机制来保证同时只有一个线程访问该资源。
Java提供了synchronized关键字和锁机制来实现同步访问。
a.使用synchronized关键字：可以使用synchronized关键字来修饰方法或代码块，从而保证同一时间只有一个线程能够执行被修饰的方法或代码块。
b.使用锁机制：Java提供了内置的锁机制，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类来创建锁对象，并使用lock()和unlock()方法来加锁和释放锁。
3.使用volatile关键字保证可见性：如果一个变量被多个线程访问并且其中至少有一个线程修改了它的值，那么必须使用volatile关键字来确保所有线程都能看到最新的值。
使用volatile关键字修饰的变量将会在每次访问时从主内存中读取其最新的值。
4.避免共享数据的修改：尽量避免多个线程修改同一个共享的可变数据，因为同时对同一数据进行修改可能导致不一致或者竞态条件。
如果需要对共享数据进行修改，应该将其封装在一个对象中，并使用锁机制来确保同一时间只有一个线程修改该数据。
5.使用ThreadLocal类：ThreadLocal类可以用来创建线程本地变量，每个线程都会有自己的变量副本，从而避免了线程之间的竞争和同步。
ThreadLocal类在为每个线程创建独立的变量副本时使用了Map结构，每个线程都有自己的Map实例。
6.使用并发集合类：Java提供了许多线程安全的并发集合类（如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue），可以用来替代传统的非线程安全的集合类。
如何在Java中实现线程安全
如何在Java中实现线程安全在 Java 编程中，线程安全是一个至关重要的概念。
当多个线程同时访问和修改共享数据时，如果没有采取适当的措施来确保线程安全，可能会导致数据不一致、程序错误甚至崩溃。
接下来，让我们深入探讨一下如何在 Java 中实现线程安全。
首先，我们需要明白什么是线程不安全的情况。
想象一下，有一个银行账户类，其中有一个方法用于取款。
如果多个线程同时调用这个取款方法，并且在取款过程中没有进行适当的同步控制，就可能出现一个线程读取到的账户余额还没有被另一个线程的取款操作更新，从而导致错误的取款结果。
那么，如何解决这个问题呢？一种常见的方法是使用同步块（synchronized block）或同步方法（synchronized method）。
同步块是通过使用关键字“synchronized”来标记一段代码块，确保在同一时刻只有一个线程能够进入该代码块执行。
同步方法则是将整个方法声明为同步的，其效果类似于将方法体包含在一个同步块中。
例如，我们可以将银行账户的取款方法声明为同步方法：｀｀｀javapublic class BankAccount ｛private double balance;public synchronized void withdraw(double amount) ｛if （balance ＞＝ amount) ｛balance ＝ amount;｝ else ｛Systemoutprintln(＂余额不足"）；｝｝｝｀｀｀这样，当一个线程正在执行取款方法时，其他线程必须等待，直到当前线程执行完毕，从而避免了并发访问导致的数据不一致问题。
除了同步块和同步方法，Java 还提供了一些线程安全的集合类，如`Vector`和`Hashtable`。
这些集合类在内部实现了同步机制，使得多个线程可以安全地对其进行操作。
然而，在大多数情况下，由于性能原因，我们更倾向于使用非同步的集合类，如`ArrayList`和`HashMap`，并通过适当的同步控制来保证线程安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
集合框架的线程安全JavaJava集合框架的线程安全周庆岳Java集合框架是由Java平台标准版1.2 （Java SE 1.2）引入的通用数据结构与算法框架。
其灵活的面对对象设计受到了广大Java程序员的一致青睐，为Java平台的成熟奠定了坚实的基础。
一个集合（也称容器）是指将一组元素组合成一个单元的简单对象。
集合用于存储、取回、操作和传递这些聚合的元素。
集合框架是指一个统一的用来表示和操作集合的体系结构[Bloch，1999]。
最简单的集合如数组、列表和队列等，集合框架最著名的例子如C++标准库（STL）。
线程安全不是一个全有或全无的问题，难以对其进行精确的定义。
线程安全笼统地讲是指程序在多线程环境下运行时的正确性。
Java集合框架的设计者Bloch Joshua在他著名的《Java高效编程》一书中对Java线程安全的等级做出了相对精确的定义[Bloch，2001]：非可变、线程安全、条件线程安全、线程兼容和线程不友好。
本文将结合上述Bloch关于线程安全等级的定义，对Java集合框架中的集合类进行线程安全性分析，并指出各个集合类在现实的编程环境中需要注意的并发编程的陷阱；同时对集合框架中通用算法对线程安全性的影响进行分析。
所涉及的集合类不仅包括Java SE1.2引入的集合类，还包括旧集合类（Java SE 1.2前引入）和新集合类（Java SE 5引入）。
从而帮助Java程序员在进行并发编程时更加高效地利用Java集合框架。
Java线程安全的等级定义根据Bloch的定义，将线程安全分为五个等级，下面将给出这五个等级的描述和部分示例。
1、非可变如果一个类的所有实例对于调用它们的客户端对象总是恒定不变的，而无需外部同步，则称为非可变的。
字符串类和整数类都是非可变的，但在集合框架中并没有提供直接的非可变类，而是通过对可变类进行封装而得到非可变类。
非可变集合不可修改，因而它可以在各个线程间安全共享而无需额外的同步。
作为一个好的实践准则，一旦生成非可变类之后，不要再持有被其封装的集合类的引用，这样才可以完全保证其非可变性。
2、线程安全类的实例是可变的，但它的所有方法已经通过使用足够的内部同步使其实例可以被并发的使用而无需外部同步。
并发的调用将会以某种全局一致的方式连续地执行。
随机类和定时器类都是线程安全类。
集合框架中线程安全的类并发哈希映射类在Java SE 5 中被引入，它并不包含在原来的集合框架中，但它实现了集合框架Map接口。
并发哈希映射类实现了并发和效率之间的高效平衡，已被作为哈希表类和同步映射表封装在并发环境下的高效替代品。
3、条件线程安全- 2 -除了某些方法需要在没有其它线程的干扰的情况下顺次执行之外，条件线程安全类和线程安全类类似。
为了消除线程干扰的可能性，客户端对象在调用这类方法的过程中需要获得该集合类对象的锁来进行同步。
一些旧集合类如Vector和Hashtable都是条件线程安全类，对这些集合类进行遍历操作时需要对其进行外部同步。
4、线程兼容对其对象实例的所有方法调用都通过外部同步之后再进行，线程兼容类可以安全的并发使用。
集合框架中的通用目的集合的标准实现，如数组链表类和哈希映射表类等都是线程兼容的类。
对线程安全的集合类进行遍历操作，需要先获得一个对它的条件线程类封装，然后再通过外部同步来进行遍历。
5、线程不友好线程不友好类无法在多线程环境下安全地并发使用，即使对其所有的方法调用都进行外部同步。
Java语言中只有很少几个类的方法是线程敌对的，已经被声明为不赞成使用。
Java集合框架抽象接口及其实现的线程安全Java集合框架包括三个部分[Bloch，1999]：接口、实现和算法。
接口是抽象数据类型的表示集合，接口使得集合的操作和集合的具体实现细节相独立。
在面对对象的语言里，这些接口一般形成一个层次结构。
实现是指表示这些集合接口的具体实现，实质上是可重用的数据结构，即通用集合类。
算法是指可以对实现集合接口的类进行一些实用计算的方法，比如排序和查找。
这些算法可以说是多态的，同一个方法可以用于实现了适当接口的不同实现类。
这些算法实质上是可重用的功能。
Java集合框架的接口层次和通用实现如下：图1 Java集合框架的接口层次接口通用实现哈希集合、树集集合合和链接哈希集合列表数组链表和链接- 3 -链优先级队队哈希映射表、映射映射表和链接希映射表表1 Java接口的通用实现中的通用实现下面按接口分类对集合类进行线程安全分析。
分析的对象主要包括表1 类，还包括一些特殊用途的实现类。
1、集合接口集合是不包含重复元素的抽象集合。
实现该接口的集合类包括三个通用实现类哈希集树集合类和链接哈希集合类，两个特殊用途实现类枚举集合类和写复制数组集合类。
合类、三个通用实现类和枚举集合类都是线程兼容类，对这些集合类的并发访问都需要进行方法返回外部同步。
特别是遍历操作，需要先通过调用Collections.synchronizedSet() 一个条件线程安全的同步集合类封装，然后再对其进行同步遍历。
特殊实现类写复制数组集合类是线程安全类，可以安全地并发访问，只是其写操作开销较大，一般用在较少修改的环境。
、链表接口2链表是有序的抽象集合，可以允许重复元素存在。
还允许对其进行基于位置的访问。
实现该接口的集合类包括两个通用实现类数组链表和链接链表，一个特殊用途实现类写复制数组链表类，还包括旧的集合类矢量类。
通用实现类数组链表和链接链表是线程兼容类，如果未先进行同步而并发使用，会抛的通用实现类似。
出并发修改异常。
遍历方法同集合接口(Set)特殊实现类写复制数组链表类是线程安全类，并发特性与写复制数组集合类类似，实际上写复制数组集合类就是基于写复制数组链表类的一个集合实现。
3、队列接口Java SE 5队列被设计成保存元素功能优先于处理元素功能的抽象集合。
队列接口在是其通用实现类，链表通用实现之一也被重写实现了中被引入Java集合框架，优先队列链接阻塞队列、优先并发链接队列、延时队列、队列接口。
此外，还有数组阻塞队列、级阻塞队列和同步队列六个特殊实现类。
除了并发链接队列是线程安全类之外，其他实现都是线程兼容类。
、映射表接口4映射表是用于键—值映射的抽象集合，不允许存在重复的键，每个键至多允许映射到一个值。
映射表包括两个通用实现类哈希映射表和树映射表，还包括并发哈希映射表和弱引用哈希映射表等特殊实现类。
- 4 -哈希映射表和树映射表是线程兼容类。
并发哈希映射表类是线程安全的，而且由于其优秀的算法设计，使其再保证线程安全的同时还提供了高度的并发性。
弱引用哈希映射表类一般作为高速缓存使用，它内部使用弱引用作为键，它的行为依赖于具体的Java虚拟机的垃圾收集器，即使对其进行外部同步也不能保证其一致性，因而弱引用哈希映射表类是线程不友好的集合类。
5、封装实现除了上述提及的集合接口的通用和特殊实现之外，Java集合框架还提供了几类封装实现。
其中包括同步封装类和非可变封装类。
同步封装方法如：Collections.synchronizedCollection(Collection c)返回一个集合c的原子同步封装，即它的所有方法都已被同步，是一个条件线程安全类。
在对同步封装类访问需要先获得该对象的同步锁，之后便可实现并发访问。
Java集合框架提供的同步封装类可以提升通用实现类的线程安全等级。
一般的通用实现只有线程兼容等级，在需要较高安全等级的情况下，如并发遍历，就需要利用同步封装类。
非可变封装方法如：Collections.unmodifiableCollection(Collection c)返回一个集合c的只读视图，是一个非可变类。
Java集合框架通用算法对线程安全的要求Java集合框架的算法功能不是作为各个集合的功能函数，而是独立出来作为对某一类实现合适接口的类进行通用操作，从而实现算法功能的多态性。
通用的算法包括排序、混淆、搜索和查找极限值等。
排序和混淆是一对相反的操作，两者都要对集合进行写操作，要保证算法在并发环境下执行的正确性，要求写操作要在线程安全集合类上执行。
对于只具有线程兼容等级的集合类，要先利用同步封装类将其线程安全等级提升到条件线程安全；对于具有条件线程安全的集合类，则需进行外部同步。
通过以上步骤，被操作集合就具有线程安全等级了，可以保证算法被正确执行。
另一种方法是对被操作集合类进行保护性拷贝，则总能保证算法的正确性，这种方法代价较高，但能提高并发性。
另一类算法搜索和查找极限值比较类似，都只需进行读操作。
除了利用排序和混淆用的两种方法外，由于是只读操作，还可以利用非可变封装先获得集合的一个视图，然后在该视图上实现查找。
结论Java集合框架采用接口和实现相分离的面对对象设计方法，给Java平台带来了一个灵活高效的数据结构和算法工具箱。
线程安全特性在Java集合框架中属于实现细节，因而集合框架的接口协议中并未提供相应的线程安全性保证。
但是线程安全是Java程序正确运行基本前提之一，因此本文在保证程序正确性的前提条件下，对Java集合框架的集合类进行安全等级分类，并对各种算法操作的所要求的线程等级进行了分析。
从而帮助程序员利用Java集合框架编写正确高效的并发应用程序。
由于并发应用程序的先天复杂性，线程安全性只是其冰山一角。
其它如利用高效的并发设计模式[Lea, 2000]来改进并发程序整体设计，以及利用并发工具如Communicating Sequential Processes (CSP)解决各种多线程问题等，都是进行并发程序设计的有利武器，有待进一步研究。
- 5 -厦门大学软件学院）（作者单位：- 6-。