【Java并发编程】：多线程环境中安全使用集合API

时间：2023-12-11 19:33:44

在集合API中，最初设计的Vector和Hashtable是多线程安全的。例如：对于Vector来说，用来添加和删除元素的方法是同步的。如果只有一个线程与Vector的实例交互，那么，要求获取和释放对象锁便是一种浪费，另外在不必要的时候如果滥用同步化，也有可能会带来死锁。因此，对于更改集合内容的方法，没有一个是同步化的。集合本质上是非多线程安全的，当多个线程与集合交互时，为了使它多线程安全，必须采取额外的措施。

在Collections类 中有多个静态方法，它们可以获取通过同步方法封装非同步集合而得到的集合：

public static Collection synchronizedCollention(Collection c)

public static List synchronizedList(list l)

public static Map synchronizedMap(Map m)

public static Set synchronizedSet(Set s)

public static SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap sm)

public static SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet ss)

这些方法基本上返回具有同步集合方法版本的新类。比如，为了创建多线程安全且由ArrayList支持的List，可以使用如下代码：

List list = Collection.synchronizedList(new ArrayList());

注意，ArrayList实例马上封装起来，不存在对未同步化ArrayList的直接引用（即直接封装匿名实例）。这是一种最安全的途径。如果另一个线程要直接引用ArrayList实例，它可以执行非同步修改。

下面给出一段多线程中安全遍历集合元素的示例。我们使用Iterator逐个扫描List中的元素，在多线程环境中，当遍历当前集合中的元素时，一般希望阻止其他线程添加或删除元素。安全遍历的实现方法如下：

  1. import java.util.*;
  2. public class SafeCollectionIteration extends Object {
  3. public static void main(String[] args) {
  4. //为了安全起见，仅使用同步列表的一个引用，这样可以确保控制了所有访问
  5. //集合必须同步化，这里是一个List
  6. List wordList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
  7. //wordList中的add方法是同步方法，会获取wordList实例的对象锁
  8. wordList.add("Iterators");
  9. wordList.add("require");
  10. wordList.add("special");
  11. wordList.add("handling");
  12. //获取wordList实例的对象锁，
  13. //迭代时，阻塞其他线程调用add或remove等方法修改元素
  14. synchronized ( wordList ) {
  15. Iterator iter = wordList.iterator();
  16. while ( iter.hasNext() ) {
  17. String s = (String) iter.next();
  18. System.out.println("found string: " + s + ", length=" + s.length());
  19. }
  20. }
  21. }
  22. }

这里需要注意的是：在Java语言中，大部分的线程安全类都是相对线程安全的，它能保证对这个对象单独的操作时线程安全的，我们在调用的时候不需要额外的保障措施，但是对于一些特定的连续调用，就可能需要在调用端使用额外的同步手段来保证调用的正确性。例如Vector、HashTable、Collections的synchronizedXxxx（）方法包装的集合等。

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