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2024-07-16 00:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、Vector

ArrayList是线程不安全的,Vector是线程安全的。

Vector 的源码文档上直截了当地说了,“如果不需要线程安全,推荐使用 ArrayList 替代 Vector。”说实话,在我十多年的编程生涯中,的确很少使用 Vector,因为它的线程安全是建立在每个方法上都加了 synchronized 关键字的基础上,锁的粒度很高,意味着性能就不咋滴。

public synchronized boolean add(E e) { modCount++; add(e, elementData, elementCount); return true; } public synchronized E remove(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); int numMoved = elementCount - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work return oldValue; }

就连 size() 这样的方法上都加了 synchronized,可想而知,Vector 有多铺张浪费,有多锦衣玉食。

如果对 synchronized 关键字不太了解的话,可以点击下面的链接查看我之前写的一篇文章。

我去,你竟然还不会用 synchronized

ArrayList和Vector的扩容方式不同。在底层数组容量不足时,ArrayList会将容量扩容为原来的1.5倍。而Vector支持在创建的时候主动声明扩容时增加的容量的大小,通过Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)构造函数实现。如果没有声明,或者capacityIncrement 0) ? capacityIncrement : oldCapacity); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

高并发的情况下,一般都要求性能要给力,Vector 显然不够格,所以被遗忘在角落也是“罪有应得”啊。

二、SynchronizedList

那有些同学可能会说,可以使用 Collections.synchronizedList() 让 ArrayList 变成线程安全啊。

public static List synchronizedList(List list) { return (list instanceof RandomAccess ? new Collections.SynchronizedRandomAccessList(list) : new Collections.SynchronizedList(list)); }

无论是 SynchronizedRandomAccessList 还是 SynchronizedList,它们都没有在方法级别上使用 synchronized 关键字,而是在方法体内使用了 synchronized(this) 块。

public void add(int index, E element) { synchronized (mutex) {list.add(index, element);} } public E remove(int index) { synchronized (mutex) {return list.remove(index);} }

其中 mutex 为 this 关键字,也就是当前对象。

final Object mutex; // Object on which to synchronize SynchronizedCollection(Collection c) { this.c = Objects.requireNonNull(c); mutex = this; } Vector和Collections.synchronizedList

虽然ArrayList是线程不安全的,但是通过Collections.synchronizedList()方法可以将线程不安全的List转成线程安全的List。但官方文档里,有这么一句话:

If you need synchronization, a Vector will be slightly faster than an ArrayList synchronized with Collections.synchronizedList.

Vector比Collections.synchronizedList快一点点。 下面是我扒的一部分源码: public static List synchronizedList(List list) { return (list instanceof RandomAccess ? new SynchronizedRandomAccessList(list) : new SynchronizedList(list)); } SynchronizedList(List list, Object mutex) { super(list, mutex); this.list = list; } SynchronizedCollection(Collection c, Object mutex) { this.c = Objects.requireNonNull(c); this.mutex = Objects.requireNonNull(mutex); } public boolean add(E e) { synchronized (mutex) {return c.add(e);} } }

从代码中可以看出,SynchronizedList类使用了委托(delegation),实质上存储还是使用了构造时传进来的list,只是将list作为底层存储,对它做了一层包装。正是因为多了一层封装,所以就会比直接操作数据的Vector慢那么一点点。

从上面的代码我们也可以看出来,SynchronizedList的同步,使用的是synchronized代码块对mutex对象加锁,这个mutex对象还能够通过构造函数传进来,也就是说我们可以指定锁定的对象。

而Vector则使用了synchronized方法,同步方法的作用范围是整个方法,所以没办法对同步进行细粒度的控制。而且同步方法加锁的是this对象,没办法控制锁定的对象。这也是vector和SynchronizedList的一个区别。

三、ConcurrentModificationException

ConcurrentModificationException 这个异常不知道同学们有没有遇到过?我先来敲段代码让它发生一次,让同学们认识一下。

List list = new ArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); for (String str : list) { if ("沉默王二".equals(str)) { list.remove(str); } } System.out.println(list);

运行这段代码就会抛出 ConcurrentModificationException:

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException at java.base/java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:1012) at java.base/java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:966)

通过异常的堆栈信息可以查找到,异常发生在 ArrayList 的内部类 Itr 的 checkForComodification() 方法中。

final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }

也就是说,在执行 checkForComodification() 方法的时候,发现 modCount 和 expectedModCount 不等,就抛出了 ConcurrentModificationException 异常。

为什么会这样呢?之前的代码也没有调用 checkForComodification() 方法啊!

那就只能来看一下反编译后的字节码了,原来 for-each 这个语法糖是通过 Iterator 实现的。

List list = new ArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); Iterator var3 = list.iterator(); while (var3.hasNext()) { String str = (String) var3.next(); if ("沉默王二".equals(str)) { list.remove(str); } } System.out.println(list);

在执行 list.iterator() 的时候,其实返回的就是 ArrayList 的内部类 Itr。

public Iterator iterator() { return new ArrayList.Itr(); }

迭代器 Iterator 是 fail-fast 的,如果以任何方式(包括 remove 和 add)对迭代器进行修改的话,就会抛出 ConcurrentModificationException。

迭代器在执行 remove() 方法的时候,会对 modCount 加 1。remove() 方法内部会调用 fastRemove() 方法。

private void fastRemove(Object[] es, int i) { modCount++; final int newSize; if ((newSize = size - 1) > i) System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i); es[size = newSize] = null; }

当在进行下一次 next() 会执行 checkForComodification() 方法,结果发现 modCount 为 4,而 expectedModCount 为 3,于是就抛出了异常。

在这里插入图片描述 之所以在单线程的情况下就抛出 ConcurrentModificationException,就是为了在多线程并发的情况下,不冒任何的危险,提前规避掉其他线程对 List 修改的可能性。

ArrayList 返回的迭代器是 fail-fast 的,Vector 的也是,SynchronizedList 的也是。这就意味着它们在多线程环境下通过 for-each 遍历进行增删操作的时候会出问题。

四、CopyOnWriteArrayList

瞧,为了引出 CopyOnWriteArrayList,我花了多少心思。

List list = new CopyOnWriteArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); for (String str : list) { if ("沉默王二".equals(str)) { list.remove(str); } } System.out.println(list);

把 ArrayList 换成 CopyOnWriteArrayList,程序就能够正常执行了,输出结果如下所示:

[沉默王三, 一个文章真特么有趣的程序员]

之所以不抛出 ConcurrentModificationException 异常,是因为 CopyOnWriteArrayList 是 fail-safe 的,迭代器遍历的是原有的数组,remove 的时候 remove 的是复制后的新数组,然后再将新数组赋值给原有的数组。

不过,任何在获取迭代器之后对 CopyOnWriteArrayList 的修改将不会及时反映迭代器里。

CopyOnWriteArrayList list1 = new CopyOnWriteArrayList(new String[] {"沉默王二", "沉默王三"}); Iterator itr = list1.iterator(); list1.add("沉默王四"); while(itr.hasNext()) { System.out.print(itr.next() + " "); }

沉默王四并不会出现在输出结果中。

沉默王二 沉默王三 ArrayList 的迭代器 Itr 是支持 remove 的。 List list = new ArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); Iterator var3 = list.iterator(); while (var3.hasNext()) { String str = (String) var3.next(); if ("沉默王二".equals(str)) { var3.remove(); } } System.out.println(list);

程序输出的结果如下所示:

[沉默王三, 一个文章真特么有趣的程序员]

而 CopyOnWriteArrayList 的迭代器 COWIterator 是不支持 remove 的。

public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); }

在这里插入图片描述CopyOnWriteArrayList 实现了 List 接口,不过,它不在 java.util 包下,而在 java.util.concurrent 包下,算作是 ArrayList 的增强版,线程安全的。

顾名思义,CopyOnWriteArrayList 在进行写操作(add、set、remove)的时候会先进行拷贝,底层是通过数组复制来实现的。

Java 8 的时候,CopyOnWriteArrayList 的增删改操作方法使用的是 ReentrantLock(可重入锁,一个线程获得了锁之后仍然可以反复的加锁,不会出现自己阻塞自己的情况)。

public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); newElements[len] = e; setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock(); } }

Java 14 的时候,已经改成 synchronized 块了。

public boolean add(E e) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); int len = es.length; es = Arrays.copyOf(es, len + 1); es[len] = e; setArray(es); return true; } }

其中的 lock 是一个 Object 对象(注释上说和 ReentrantLock 有一点关系)。

/** * The lock protecting all mutators. (We have a mild preference * for builtin monitors over ReentrantLock when either will do.) */ final transient Object lock = new Object();

使用 ReentrantLock 性能更好,还是 synchronized 块性能更好,同学们可以试验一下。不过,从另外一些细节上看,Java 14 的写法比 Java 8 更简洁一些,其中就少了一个 newElements 变量的创建。

再来看 set() 方法:

public E set(int index, E element) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); E oldValue = elementAt(es, index); if (oldValue != element) { es = es.clone(); es[index] = element; } // Ensure volatile write semantics even when oldvalue == element setArray(es); return oldValue; } }

同样使用了 synchronized 块,并且调用了封装好的 clone() 方法进行了复制。

然后来看 remove() 方法:

public E remove(int index) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); int len = es.length; E oldValue = elementAt(es, index); int numMoved = len - index - 1; Object[] newElements; if (numMoved == 0) newElements = Arrays.copyOf(es, len - 1); else { newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(es, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(es, index + 1, newElements, index, numMoved); } setArray(newElements); return oldValue; } }

synchronized 块是必须的,数组复制(System.arraycopy())也是必须的。

和 Vector 不同的是,CopyOnWriteArrayList 的 get()、size() 方法不再加锁。

public int size() { return getArray().length; } public E get(int index) { return elementAt(getArray(), index); }

简单总结一下就是:第一,CopyOnWriteArrayList 在修改时,复制出一个新数组,修改的操作在新数组中完成,最后将新数组赋值给原有的数组引用。第二,CopyOnWriteArrayList 的写加锁,读不加锁。

CopyOnWriteArrayList 有很多优势,但数组复制是沉重的,如果写的操作比较多,而读的操作比较少,内存就会被占用得比较多;另外,CopyOnWriteArrayList 无法保证数据是实时同步的,因为读写操作是分离的,写的操作都建立在复制的新数组上,而读的是原有的数组。

五、LinkedList和ArrayList的区别

LinkedeList和ArrayList都实现了List接口,但是它们的工作原理却不一样。它们之间最主要的区别在于ArrayList是可改变大小的数组,而LinkedList是双向链接串列(doubly LinkedList)。ArrayList更受欢迎,很多场景下ArrayList比LinkedList更为适用。这篇文章中我们将会看看LinkedeList和ArrayList的不同,而且我们试图来看看什么场景下更适宜使用LinkedList,而不用ArrayList。

LinkedList和ArrayList的区别: LinkedList和ArrayList的差别主要来自于Array和LinkedList数据结构的不同。如果你很熟悉Array和LinkedList,你很容易得出下面的结论:

因为Array是基于索引(index)的数据结构,它使用索引在数组中搜索和读取数据是很快的。Array获取数据的时间复杂度是O(1),但是要删除数据却是开销很大的,因为这需要重排数组中的所有数据。

相对于ArrayList,LinkedList插入是更快的。因为LinkedList不像ArrayList一样,不需要改变数组的大小,也不需要在数组装满的时候要将所有的数据重新装入一个新的数组,这是ArrayList最坏的一种情况,时间复杂度是O(n),而LinkedList中插入或删除的时间复杂度仅为O(1)。ArrayList在插入数据时还需要更新索引(除了插入数组的尾部)。

类似于插入数据,删除数据时,LinkedList也优于ArrayList。

LinkedList需要更多的内存,因为ArrayList的每个索引的位置是实际的数据,而LinkedList中的每个节点中存储的是实际的数据和前后节点的位置。

什么场景下更适宜使用LinkedList,而不用ArrayList:

你的应用不会随机访问数据。因为如果你需要LinkedList中的第n个元素的时候,你需要从第一个元素顺序数到第n个数据,然后读取数据。

你的应用更多的插入和删除元素,更少的读取数据。因为插入和删除元素不涉及重排数据,所以它要比ArrayList要快。

以上就是关于ArrayList和LinkedList的差别。你需要一个不同步的基于索引的数据访问时,请尽量使用ArrayList。ArrayList很快,也很容易使用。但是要记得要给定一个合适的初始大小,尽可能的减少更改数组的大小。

https://www.jianshu.com/p/deb2f92788e7

参考文章:https://www.cnblogs.com/zhujiabin/p/10020383.html https://www.jianshu.com/p/5a23f082670a

六、hashtable 和hashmap 区别

https://www.cnblogs.com/huangting/p/10905145.html https://www.cnblogs.com/williamjie/p/9099141.html

七、ConCurrentHashMap你了解吗?ConCurrentHashMap和CopeOnWriteArrayList有什么异同?

https://www.jianshu.com/p/95a9a82d7a1c

https://www.cnblogs.com/guanghe/p/13516060.html

八、什么是CAS?

https://www.jianshu.com/p/465417fbba45

九、Volatile?Volitale和SynChronized的区别和联系

https://juejin.im/post/6856964867811721229

十、性能优化:为什么要使用SparseArray和ArrayMap替代HashMap?

https://juejin.cn/post/6897892195483779080#heading-3 http://gityuan.com/2019/01/13/arraymap/

十一、bundle为什么用ArrayMap,为什么不使用hashmap?

Bundle 一个很大的使命就是参与进程间通信。所以要进行序列化, HashMap继承的是Serializable, bundle集成了parcelable, 对ArrayMap序列化很容进行,但对HashMap进行序列号的话,会触发IO操,所以Bundle内部使用ArrayMap。

https://blog.csdn.net/weixin_40299948/article/details/99889024

http://gityuan.com/2019/01/13/arraymap/ https://blog.csdn.net/aaa_bbb_ccc_123_456/article/details/103579197

https://blog.csdn.net/weixin_44460333/article/details/86770169



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