（五）并发编程之容器类

java.util.ConcurrentModificationException

标题的错误是由于多线程并发争抢修改导致的，在并发编程中使用线程不安全的容器导致的
下面晒出导致错误的例子：

package com.bestqiang.thread.Collections;

import java.util.List;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class ContainerNotSafeDemo {
    /** * 笔记 * 写时复制 copyOnWrite 容器即写时复制的容器 往容器添加元素的时候,不直接往当前容器object[]添加,而是先将当前容器object[]进行 * copy 复制出一个新的object[] newElements 然后向新容器object[] newElements 里面添加元素 添加元素后, * 再将原容器的引用指向新的容器 setArray(newElements); * 这样的好处是可以对copyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁 因为当前容器不会添加任何元素.所以copyOnwrite容器也是一种 * 读写分离的思想,读和写不同的容器. * 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(); * } * } * * @param args */
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        // List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            new Thread(() -> {
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(1, 8));
                System.out.println(list);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        /** * 1.故障现象 * java.util.ConcurrentModificationException * 2.导致原因 * 并发争抢修改导致 * 3.解决方案 * 3.1 new Vector<>() * 3.2 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); * 3.3 new CopyOnWriteArrayList<>(); * 4.优化建议 */
    }
}

由于使用了线程不安全的集合容器ArrayList()发生上面的错误，有三个解决办法：

new Vector<>()
Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
new CopyOnWriteArrayList<>();

写时复制 copyOnWrite 容器即写时复制的容器往容器添加元素的时候,不直接往当前容器object[]添加,而是先将当前容器object[]进行copy 复制出一个新的object[] newElements 然后向新容器object[] newElements 里面添加元素添加元素后,再将原容器的引用指向新的容器 setArray(newElements);这样的好处是可以对copyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁因为当前容器不会添加任何元素.所以copyOnwrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器.

限制不可以使用vector和Collections工具类解决方案：

List线程copyOnWriteArrayList
set线程CopyOnwriteHashSet
map线程ConcurrentHashMap

Map容器

在Map类中，提供两种线程安全容器。

java.util.Hashtable
Hashtable和HashMap类似，都是散列表，存储键值对映射。主要区别在于Hashtable是线程安全的。当我们查看Hashtable源码的时候，可以看到Hashtable的方法都是通过synchronized来进行方法层次的同步，以达到线程安全的作用。
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是性能更好的散列表。在兼顾线程安全的同时，相对于Hashtable，在效率上有很大的提高。我们可以猜想，Hashtable的线程安全实现是对方法进行synchronized，很明显可以通过其他并发方式，如ReentrantLock进行优化。而ConcurrentHashMap正是采用了ReentrantLock。运用锁分离技术，即在代码块上加锁，而不是方法上加。同时ConcurrentHashMap的一个特色是允许多个修改并发操作。这就有意思了，我们知道一般写都是互斥的，为什么这个还能多个同时写呢？那是因为ConcurrentHashMap采用了内部使用段机制，将ConcurrentHashMap分成了很多小段。只要不在一个小段上写就可以并发写。

Collection容器

Collection部分主要是运用的CopyOnWrite机制，即写时复制机制。从字面上就能理解什么意思，就是当我们往一个容器里添加元素的时候，先对这个容器进行一次复制，对副本进行写操作。写操作结束后，将原容器的引用指向新副本容器，就完成了写的刷新。

从它的实现原理，我们可以看出这种机制是存在缺点的。

内存占用：毫无疑问，每次写时需要首先复制一遍原容器，假如复制了很多，或者本身原容器就比较大，那么肯定会占用很多内存。可以采用压缩容器中的元素来防止内存消耗过大。
数据一致性问题：当我们在副本中进行写操组时，只能在最终结束后使数据同步，不能实时同步

可以看到，这种机制适用于读操作多，写操作少的应用场景。

java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList
Collection类的线程安全容器主要都是利用的ReentrantLock实现的线程安全，CopyOnWriteArrayList也不例外。在并发写的时候，需要获取lock。读的时候不需要进行lock
java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet
CopyOnWriteArraySet的实现就是基于CopyOnWriteArrayList实现的，采用的装饰器进行实现。二者的区别和List和Set的区别一样。
Vector
一般我们都不用Vector了，不过它确实也是线程安全的。相对于其他容器，能够提供随机访问功能。

StringBuffer和StringBuilder

我们知道，String在进行+操作的时候，原生的String会重新新建一个String对象来完成字符串拼接，明显这种操作多了的话会加重服务器负担。因此我们需要的时候就会用StringBuffer和StringBuilder。这二者有什么区别呢？

StringBuffer是线程安全的，StringBuilder不是。从StringBuffer的源码可以看到，它采用的是对方法进行 synchronized实现的同步。但是加了同步机制，肯定会对性能有一定影响。
高并发情况下，对数据安全有需求，则用StringBuffer，否则用StringBuilder