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Java集合包

在“Java 集合系列01之 總體框架”中，介紹java集合的架構。主體內容包括Collection集合和Map類；而Collection集合又可以劃分為List(佇列)和Set(集合)。 1. List的實現類主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。 (01) LinkedList是雙向連結串列實現的雙端佇列；它不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 (02) ArrayList是陣列實現的佇列，它是一個動態陣列；它也不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 (03) Vector是陣列實現的向量佇列，它也一個動態陣列；不過和ArrayList不同的是，Vector是執行緒安全的，它支援併發。 (04) Stack是Vector實現的棧；和Vector一樣，它也是執行緒安全的。 2. Set的實現類主要有: HastSet和TreeSet。 (01) HashSet是一個沒有重複元素的集合，它通過HashMap實現的；HashSet不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 (02) TreeSet也是一個沒有重複元素的集合，不過和HashSet不同的是，TreeSet中的元素是有序的；它是通過TreeMap實現的；TreeSet也不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 3.Map的實現類主要有: HashMap，WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。 (01) HashMap是儲存“鍵-值對”的雜湊表；它不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 (02) WeakHashMap是也是雜湊表；和HashMap不同的是，HashMap的“鍵”是強引用型別，而WeakHashMap的“鍵”是弱引用型別，也就是說當WeakHashMap 中的某個鍵不再正常使用時，會被從WeakHashMap中被自動移除。WeakHashMap也不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 (03) Hashtable也是雜湊表；和HashMap不同的是，Hashtable是執行緒安全的，支援併發。 (04) TreeMap也是雜湊表，不過TreeMap中的“鍵-值對”是有序的，它是通過R-B Tree(紅黑樹)實現的；TreeMap不是執行緒安全的，只適用於單執行緒。 更多關於這些集合類的介紹，可以參考“Java 集合系列目錄(Category)”。     為了方便，我們將前面介紹集合類統稱為”java集合包“。java集合包大多是“非執行緒安全的”，雖然可以通過Collections工具類中的方法獲取java集合包對應的同步類，但是這些同步類的併發效率並不是很高。為了更好的支援高併發任務，併發大師Doug Lea在JUC(java.util.concurrent)包中添加了java集合包中單執行緒類的對應的支援高併發的類。例如，ArrayList對應的高併發類是CopyOnWriteArrayList，HashMap對應的高併發類是ConcurrentHashMap，等等。     JUC包在新增”java集合包“對應的高併發類時，為了保持API介面的一致性，使用了”Java集合包“中的框架。例如，CopyOnWriteArrayList實現了“Java集合包”中的List介面，HashMap繼承了“java集合包”中的AbstractMap類，等等。得益於“JUC包使用了Java集合包中的類”，如果我們瞭解了Java集合包中的類的思想之後，理解JUC包中的類也相對容易；理解時，最大的難點是，對JUC包是如何新增對“高併發”的支援的！ JUC中的集合類     下面，我們先了解JUC包中集合類的框架；為了方便講訴，我將JUC包中的集合類劃分為3部分來進行說明。在簡單的瞭解JUC包中集合類的框架之後，後面的章節再逐步對各個類進行介紹。 1. List和Set JUC集合包中的List和Set實現類包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet。ConcurrentSkipListSet稍後在說明Map時再說明，CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下圖所示： (01) CopyOnWriteArrayList相當於執行緒安全的ArrayList，它實現了List介面。CopyOnWriteArrayList是支援高併發的。 (02) CopyOnWriteArraySet相當於執行緒安全的HashSet，它繼承於AbstractSet類。CopyOnWriteArraySet內部包含一個CopyOnWriteArrayList物件，它是通過CopyOnWriteArrayList實現的。 2. Map JUC集合包中Map的實現類包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。它們的框架如下圖所示： (01) ConcurrentHashMap是執行緒安全的雜湊表(相當於執行緒安全的HashMap)；它繼承於AbstractMap類，並且實現ConcurrentMap介面。ConcurrentHashMap是通過“鎖分段”來實現的，它支援併發。 (02) ConcurrentSkipListMap是執行緒安全的有序的雜湊表(相當於執行緒安全的TreeMap); 它繼承於AbstractMap類，並且實現ConcurrentNavigableMap介面。ConcurrentSkipListMap是通過“跳錶”來實現的，它支援併發。 (03) ConcurrentSkipListSet是執行緒安全的有序的集合(相當於執行緒安全的TreeSet)；它繼承於AbstractSet，並實現了NavigableSet介面。ConcurrentSkipListSet是通過ConcurrentSkipListMap實現的，它也支援併發。 3. Queue JUC集合包中Queue的實現類包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque。它們的框架如下圖所示： (01) ArrayBlockingQueue是陣列實現的執行緒安全的有界的阻塞佇列。 (02) LinkedBlockingQueue是單向連結串列實現的(指定大小)阻塞佇列，該佇列按 FIFO（先進先出）排序元素。 (03) LinkedBlockingDeque是雙向連結串列實現的(指定大小)雙向併發阻塞佇列，該阻塞佇列同時支援FIFO和FILO兩種操作方式。 (04) ConcurrentLinkedQueue是單向連結串列實現的無界佇列，該佇列按 FIFO（先進先出）排序元素。 (05) ConcurrentLinkedDeque是雙向連結串列實現的無界佇列，該佇列同時支援FIFO和FILO兩種操作方式。