驯服Tiger: 并发集合

驯服Tiger: 并发集合2011-01-31John Zukowski在 Java 编程的早期阶段，位于 Oswego 市的纽约州立大学（SUNY）的一位教授决定创建一个简单的库，以帮助开发人员构建可以更好地处理多线程情况的应用程序。这并不是说用现有的库就不能实现，但是就像有了标准网络库一样，用经过调试的、可信任的库更容易自己处理多线程。在 Addision-Wesley 的一本相关书籍的帮助下，这个库变得越来越流行了。最终，作者 Doug Lea 决定设法让它成为 Java 平台的标准部分 —— JSR-166。这个库最后变成了 Tiger 版本的 java.util.concurrent 包。在这篇新的驯服 Tiger 技巧中，我们将探讨 Collection Framework 中新的 Queue 接口、这个接口的非并发和并发实现、并发 Map 实现和专用于读操作大大超过写操作这种情况的并发 List 和 Set 实现。

介绍 Queue 接口

java.util 包为集合提供了一个新的基本接口： java.util.Queue 。虽然肯定可以在相对应的两端进行添加和删除而将 java.util.List 作为队列对待，但是这个新的 Queue 接口提供了支持添加、删除和检查集合的更多方法，如下所示：

public boolean offer（Object element）
public Object remove（）
public Object poll（）
public Object element（）
public Object peek（）

基本上，一个队列就是一个先入先出（FIFO）的数据结构。一些队列有大小限制，因此如果想在一个满的队列中加入一个新项，多出的项就会被拒绝。这时新的 offer 方法就可以起作用了。它不是对调用 add（）方法抛出一个 unchecked 异常，而只是得到由 offer（）返回的 false。 remove（）和 poll（）方法都是从队列中删除第一个元素（head）。 remove（）的行为与 Collection 接口的版本相似，但是新的 poll（）方法在用空集合调用时不是抛出异常，只是返回 null。因此新的方法更适合容易出现异常条件的情况。后两个方法 element（）和 peek（）用于在队列的头部查询元素。与 remove（）方法类似，在队列为空时， element（）抛出一个异常，而 peek（）返回 null。

使用基本队列

在 Tiger 中有两组 Queue 实现：实现了新 BlockingQueue 接口的和没有实现这个接口的。我将首先分析那些没有实现的。

在最简单的情况下，原来有的 java.util.LinkedList 实现已经改造成不仅实现 java.util.List 接口，而且还实现 java.util.Queue 接口。可以将集合看成这两者中的任何一种。清单 1 显示将 LinkedList 作为 Queue 使用的一种方法：

清单 1. 使用 Queue 实现

Queue queue = new LinkedList（）;
queue.offer（"One"）;
queue.offer（"Two"）;
queue.offer（"Three"）;
queue.offer（"Four"）;
// Head of queue should be One
System.out.println（"Head of queue is: " + queue.poll（））;

再复杂一点的是新的 java.util.AbstractQueue 类。这个类的工作方式类似于 java.util.AbstractList 和 java.util.AbstractSet 类。在创建自定义集合时，不用自己实现整个接口，只是继承抽象实现并填入细节。使用 AbstractQueue 时，必须为方法 offer（）、 poll（）和 peek（）提供实现。像 add（）和 addAll（）这样的方法修改为使用 offer（），而 clear（）和 remove（）使用 poll（）。最后， element（）使用 peek（）。当然可以在子类中提供这些方法的优化实现，但是不是必须这么做。而且，不必创建自己的子类，可以使用几个内置的实现，其中两个是不阻塞队列： PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 。

PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue 类在 Collection Framework 中加入两个具体集合实现。 PriorityQueue 类实质上维护了一个有序列表。加入到 Queue 中的元素根据它们的天然排序（通过其 java.util.Comparable 实现）或者根据传递给构造函数的 java.util.Comparator 实现来定位。将清单 2 中的 LinkedList 改变为 PriorityQueue 将会打印出 Four 而不是 One，因为按字母排列 —— 字符串的天然顺序 —— Four 是第一个。 ConcurrentLinkedQueue 是基于链接节点的、线程安全的队列。并发访问不需要同步。因为它在队列的尾部添加元素并从头部删除它们，所以只要不需要知道队列的大小， ConcurrentLinkedQueue 对公共集合的共享访问就可以工作得很好。收集关于队列大小的信息会很慢，需要遍历队列。