目录
一.ConcurrentHashMap
1.为什么要使用ConcurrentHashMap？
2.ConcurrentHashMap的类图
3.ConcurrentHashMap的结构图
二.阻塞队列
Java中的7个阻塞队列
ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。可以指定容量也可以无界。
PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。 用于按照指定延迟时间对元素进行排序的阻塞队列。
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。常用于线程间的手递手传递。
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
一.ConcurrentHashMap
1.为什么要使用ConcurrentHashMap？
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不安全的HashMap
Java 中的
HashMap是非线程安全的，这意味着如果多个线程同时访问和修改同一个HashMap实例，可能会导致不一致的结果或抛出异常。以下是一个示例代码，展示了HashMap的线程不安全行为：
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 HashMap
Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
// 创建一个线程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 向 HashMap 中添加键值对的任务
Runnable task = () -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
map.put(i, "Value " + i);
}
};
// 启动两个线程同时执行添加任务
executorService.submit(task);
executorService.submit(task);
// 等待线程池执行完毕
executorService.shutdown();
// 等待一段时间以确保线程池完成
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 输出 HashMap 的大小
System.out.println("HashMap size: " + map.size());
}
在上述示例中，我们创建了一个包含两个线程的线程池，并让它们同时向同一个 HashMap 实例中添加键值对。由于 HashMap 不是线程安全的，这样的并发写入操作可能导致不一致的结果。在某些情况下，可能会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
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效率低下的HashTable
HashTable容器使用synchronized来保证线程安全，但在线程竞争激烈的情况下HashTable 的效率非常低下。因为当一个线程访问HashTable的同步方法，其他线程也访问HashTable的同 步方法时，会进入阻塞或轮询状态。如线程1使用put进行元素添加，线程2不但不能使用put方 法添加元素，也不能使用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。
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ConcurrentHashMap的锁分段技术可有效提升并发访问率
HashTable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因是所有访问HashTable的 线程都必须竞争同一把锁。
ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术。首先将数据分成一段一段地存 储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。
2.ConcurrentHashMap的类图
3.ConcurrentHashMap的结构图
二.阻塞队列
阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。
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支持阻塞的插入方法：当队列满时，会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
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支持阻塞的移除方法：当队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
阻塞队列常用于生产者和消费者场景。生产者就是添加元素的线程，消费者就是获取元素的线程，阻塞队列就是生产者存放元素、消费者获取元素的容器。插入和移除操作的4中处理方式：
| 方法/处理方式 | 抛出异常 | 返回特殊值 | 一直阻塞 | 超时退出 |
|---|---|---|---|---|
| 插入方法 | add(e) | offer(e) | put(e) | offer(e,time,unit) |
| 移除方法 | remove() | poll() | take() | poll(time,unit) |
| 检查方法 | element() | peek() | 不可用 | 不可用 |
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抛出异常：当队列满了，再插入元素时，会抛出IllegalStateException（“Queue full”）异常。当队列为空，再获取元素，会抛出NoSuchElementException异常。
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返回特殊值：当队列插入元素时，会返回元素是否插入成功，成功返回true。如果是移除方法，则是从队列去除元素，如果不存在则返回null。
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一直阻塞：当队列满时，往队列put元素，队列会一直阻塞添加元素的线程，知道队列可用或者响应中断退出。当队列为空时，如果从队列中take元素，队列会阻塞获取元素的线程，知道队列不为空。
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超时退出：当队列满时，如果插入元素，队列会阻塞插入元素的线程一段时间，超过了指定时间，线程就会退出。
Java中的7个阻塞队列
如果是无界阻塞队列，队列不可能会出现满的情况，所以使用put或offer方法永 远不会被阻塞，而且使用offer方法时，该方法永远返回true。
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ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
public class ArrayBlockingQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ArrayBlockingQueue<Integer> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(5); // 生产者 Thread produce = new Thread(()->{ try { for (int i = 0; i < 10; i++) { arrayBlockingQueue.put(i); System.out.println("produced:" + i); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); // 消费者 Thread consume = new Thread(()->{ try { while (true) { int i = arrayBlockingQueue.take(); System.out.println("consumed" + i); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); produce.start(); consume.start(); Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } } -
LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。可以指定容量也可以无界。
public class LinkedBlockingQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue(5); // 同上，创建生产者和消费者线程并启动 // 主线程等待，中断生产者和消费者 Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } } -
PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
public class PriorityBlockingQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { PriorityBlockingQueue<Integer> queue = new PriorityBlockingQueue<>(); // 同上，创建生产者和消费者线程并启动 // 主线程等待，中断生产者和消费者 Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } } -
DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。 用于按照指定延迟时间对元素进行排序的阻塞队列。
public class DelayQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { DelayQueue<DelayedElement > queue = new DelayQueue<DelayedElement >(); // 创建消费者线程 Thread consume = new Thread(() ->{ try { while (true) { DelayedElement element = queue.take(); System.out.println("consume:" + element.getValue()); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); consume.start(); // 生产者添加元素 queue.put(new DelayedElement("value 5", 1, TimeUnit.SECONDS)); queue.put(new DelayedElement("value 4", 2, TimeUnit.SECONDS)); queue.put(new DelayedElement("value 3", 3, TimeUnit.SECONDS)); queue.put(new DelayedElement("value 2", 4, TimeUnit.SECONDS)); queue.put(new DelayedElement("value 1", 5, TimeUnit.SECONDS)); Thread.sleep(10000); consume.interrupt(); } static class DelayedElement implements Delayed { private String value; private long delayTime; public String getValue() { return value; } public DelayedElement(String value, long delayTime, TimeUnit timeUnit) { this.value = value; this.delayTime = System.currentTimeMillis() + timeUnit.toMillis(delayTime); } @Override public long getDelay(TimeUnit unit) { return delayTime - System.currentTimeMillis(); } @Override public int compareTo(Delayed o) { return Long.compare(this.delayTime, ((DelayedElement) o).delayTime); } } } -
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。常用于线程间的手递手传递。
public class SynchronousQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { SynchronousQueue<Integer> queue = new SynchronousQueue<>(); // 同上，创建生产者和消费者线程并启动 // 主线程等待，中断生产者和消费者 Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } } -
LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
public class LinkedTransferQueueExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { LinkedTransferQueue<Integer> queue = new LinkedTransferQueue<>(); // 同上，创建生产者和消费者线程并启动 // 主线程等待，中断生产者和消费者 Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } } -
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
public class LinkedBlockingDequeExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { LinkedBlockingDeque<Integer> deque = new LinkedBlockingDeque<>(); // 同上，创建生产者和消费者线程并启动 // 主线程等待，中断生产者和消费者 Thread.sleep(2000); produce.interrupt(); consume.interrupt(); } }
