Java并发编程 - 线程不安全类与解决方案(Set)

简介: Java并发编程 - 线程不安全类与解决方案(Set)

HashSet、TreeSet

package com.mmall.concurrency.example.commonUnsafe;
import com.mmall.concurrency.annoations.NotThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
@NotThreadSafe
public class HashSetExample {
    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;
    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;
    private static Set<Integer> set = new HashSet<>();
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", set.size());
    }
    private static void update(int i) {
        set.add(i);
    }
}
// 输出
size:4955

解决方案一(同步容器:synchronizedSet)


package com.mmall.concurrency.example.syncContainer;
import com.google.common.collect.Sets;
import com.mmall.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.Collections;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
@ThreadSafe
public class CollectionsExample2 {
    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;
    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;
    private static Set<Integer> set = Collections.synchronizedSet(Sets.newHashSet());
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", set.size());
    }
    private static void update(int i) {
        set.add(i);
    }
}
// 输出
size:5000

解决方案二(并发容器:CopyOnWriteArraySet)(对应 HashSet)

package com.mmall.concurrency.example.concurrent;
import com.mmall.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
@ThreadSafe
public class CopyOnWriteArraySetExample {
    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;
    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;
    private static Set<Integer> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", set.size());
    }
    private static void update(int i) {
        set.add(i);
    }
}
// 输出
size:5000

分析


CopyOnWriteArraySet 写操作时复制,当有新元素添加到集合中时,从原有的数组中拷贝一份出来,然后在新的数组上作写操作,然后将原来的数组指向新的数组。整个数组的add操作都是在锁的保护下进行的,防止并发时复制多份副本。读操作是在原数组中进行,不需要加锁。

缺点


写操作时复制消耗内存

不能用于实时读的场景

由于复制和add操作等需要时间,故读取时可能读到旧值。

能做到最终一致性,但无法满足实时性的要求,更适合读多写少的场景。

如果无法知道数组有多大,或者add、set操作有多少,慎用此类。

迭代器不支持可变的remove操作。

设计思想


读写分离

最终一致性

使用时另外开辟空间,防止并发冲突


解决方案三(并发容器:ConcurrentSkipListSet)(对应 TreeSet)

package com.mmall.concurrency.example.concurrent;
import com.mmall.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentSkipListSet;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
@ThreadSafe
public class ConcurrentSkipListSetExample {
    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;
    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;
    private static Set<Integer> set = new ConcurrentSkipListSet<>();
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", set.size());
    }
    private static void update(int i) {
        set.add(i);
    }
}
// 输出
size:5000

分析


支持自然排序

基于Map集合来进一步封装

contains、add、remove是线程安全的,但是其addAll,containsAll,removeAll不是线程安全的(因为这些批量操作是调用的父类里基础的单个contains、add、remove线程安全方法,所以不能保证原子性)

不能存空值


目录
相关文章
|
2月前
|
Java 程序员
Java编程中的异常处理:从基础到高级
在Java的世界中,异常处理是代码健壮性的守护神。本文将带你从异常的基本概念出发,逐步深入到高级用法,探索如何优雅地处理程序中的错误和异常情况。通过实际案例,我们将一起学习如何编写更可靠、更易于维护的Java代码。准备好了吗?让我们一起踏上这段旅程,解锁Java异常处理的秘密!
|
2月前
|
存储 缓存 Java
Java 并发编程——volatile 关键字解析
本文介绍了Java线程中的`volatile`关键字及其与`synchronized`锁的区别。`volatile`保证了变量的可见性和一定的有序性,但不能保证原子性。它通过内存屏障实现,避免指令重排序,确保线程间数据一致。相比`synchronized`,`volatile`性能更优,适用于简单状态标记和某些特定场景,如单例模式中的双重检查锁定。文中还解释了Java内存模型的基本概念,包括主内存、工作内存及并发编程中的原子性、可见性和有序性。
Java 并发编程——volatile 关键字解析
|
2月前
|
算法 Java 调度
java并发编程中Monitor里的waitSet和EntryList都是做什么的
在Java并发编程中,Monitor内部包含两个重要队列:等待集(Wait Set)和入口列表(Entry List)。Wait Set用于线程的条件等待和协作,线程调用`wait()`后进入此集合,通过`notify()`或`notifyAll()`唤醒。Entry List则管理锁的竞争,未能获取锁的线程在此排队,等待锁释放后重新竞争。理解两者区别有助于设计高效的多线程程序。 - **Wait Set**:线程调用`wait()`后进入,等待条件满足被唤醒,需重新竞争锁。 - **Entry List**:多个线程竞争锁时,未获锁的线程在此排队,等待锁释放后获取锁继续执行。
85 12
|
2月前
|
存储 安全 Java
Java多线程编程秘籍:各种方案一网打尽,不要错过!
Java 中实现多线程的方式主要有四种:继承 Thread 类、实现 Runnable 接口、实现 Callable 接口和使用线程池。每种方式各有优缺点,适用于不同的场景。继承 Thread 类最简单,实现 Runnable 接口更灵活,Callable 接口支持返回结果,线程池则便于管理和复用线程。实际应用中可根据需求选择合适的方式。此外,还介绍了多线程相关的常见面试问题及答案,涵盖线程概念、线程安全、线程池等知识点。
217 2
|
2月前
|
安全 算法 Java
Java多线程编程中的陷阱与最佳实践####
本文探讨了Java多线程编程中常见的陷阱,并介绍了如何通过最佳实践来避免这些问题。我们将从基础概念入手,逐步深入到具体的代码示例,帮助开发者更好地理解和应用多线程技术。无论是初学者还是有经验的开发者,都能从中获得有价值的见解和建议。 ####
|
2月前
|
Java 调度
Java中的多线程编程与并发控制
本文深入探讨了Java编程语言中多线程编程的基础知识和并发控制机制。文章首先介绍了多线程的基本概念,包括线程的定义、生命周期以及在Java中创建和管理线程的方法。接着,详细讲解了Java提供的同步机制,如synchronized关键字、wait()和notify()方法等,以及如何通过这些机制实现线程间的协调与通信。最后,本文还讨论了一些常见的并发问题,例如死锁、竞态条件等,并提供了相应的解决策略。
71 3
|
2月前
|
开发框架 安全 Java
Java 反射机制:动态编程的强大利器
Java反射机制允许程序在运行时检查类、接口、字段和方法的信息,并能操作对象。它提供了一种动态编程的方式,使得代码更加灵活,能够适应未知的或变化的需求,是开发框架和库的重要工具。
85 4
|
4天前
|
安全 Java C#
Unity多线程使用(线程池)
在C#中使用线程池需引用`System.Threading`。创建单个线程时,务必在Unity程序停止前关闭线程(如使用`Thread.Abort()`),否则可能导致崩溃。示例代码展示了如何创建和管理线程,确保在线程中执行任务并在主线程中处理结果。完整代码包括线程池队列、主线程检查及线程安全的操作队列管理,确保多线程操作的稳定性和安全性。
|
2月前
|
NoSQL Redis
单线程传奇Redis,为何引入多线程?
Redis 4.0 引入多线程支持,主要用于后台对象删除、处理阻塞命令和网络 I/O 等操作,以提高并发性和性能。尽管如此,Redis 仍保留单线程执行模型处理客户端请求,确保高效性和简单性。多线程仅用于优化后台任务,如异步删除过期对象和分担读写操作,从而提升整体性能。
74 1
|
4月前
|
存储 消息中间件 资源调度
C++ 多线程之初识多线程
这篇文章介绍了C++多线程的基本概念,包括进程和线程的定义、并发的实现方式,以及如何在C++中创建和管理线程,包括使用`std::thread`库、线程的join和detach方法,并通过示例代码展示了如何创建和使用多线程。
78 1