Java併發程式設計(8):多執行緒環境中安全使用集合API(含程式碼)
JAVA大資料中高階架構 2018-11-09 14:44:47
在集合API中,最初設計的Vector和Hashtable是多執行緒安全的。例如:對於Vector來說,用來新增和刪除元素的方法是同步的。如果只有一個執行緒與Vector的例項互動,那麼,要求獲取和釋放物件鎖便是一種浪費,另外在不必要的時候如果濫用同步化,也有可能會帶來死鎖。因此,對於更改集合內容的方法,沒有一個是同步化的。集合本質上是非多執行緒安全的,當多個執行緒與集合互動時,為了使它多執行緒安全,必須採取額外的措施。

在Collections類 中有多個靜態方法,它們可以獲取通過同步方法封裝非同步集合而得到的集合:

public static Collection synchronizedCollention(Collection c)
public static List synchronizedList(list l)
public static Map synchronizedMap(Map m)
public static Set synchronizedSet(Set s)
public static SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap sm)
public static SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet ss)
這些方法基本上返回具有同步集合方法版本的新類。比如,為了建立多執行緒安全且由ArrayList支援的List,可以使用如下程式碼:

List list = Collection.synchronizedList(new ArrayList());

注意,ArrayList例項馬上封裝起來,不存在對未同步化ArrayList的直接引用(即直接封裝匿名例項)。這是一種最安全的途徑。如果另一個執行緒要直接引用ArrayList例項,它可以執行非同步修改。

下面給出一段多執行緒中安全遍歷集合元素的示例。我們使用Iterator逐個掃描List中的元素,在多執行緒環境中,當遍歷當前集合中的元素時,一般希望阻止其他執行緒新增或刪除元素。安全遍歷的實現方法如下:

import java.util.*;

public class SafeCollectionIteration extends Object {
public static void main(String[] args) {
//為了安全起見,僅使用同步列表的一個引用,這樣可以確保控制了所有訪問
//集合必須同步化,這裡是一個List
List wordList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

//wordList中的add方法是同步方法,會獲取wordList例項的物件鎖
wordList.add("Iterators");
wordList.add("require");
wordList.add("special");
wordList.add("handling");

//獲取wordList例項的物件鎖,
//迭代時,阻塞其他執行緒呼叫add或remove等方法修改元素
synchronized ( wordList ) {
Iterator iter = wordList.iterator();
while ( iter.hasNext() ) {
String s = (String) iter.next();
System.out.println("found string: " + s + ", length=" + s.length());
}
}
}
}
這裡需要注意的是:在Java語言中,大部分的執行緒安全類都是相對執行緒安全的,它能保證對這個物件單獨的操作時執行緒安全的,我們在呼叫的時候不需要額外的保障措施,但是對於一些特定的連續呼叫,就可能需要在呼叫端使用額外的同步手段來保證呼叫的正確性。例如Vector、HashTable、Collections的synchronizedXxxx()方法包裝的集合等。