Java常见线程安全类

在多线程编程中，线程安全是一个非常重要的概念。线程安全类是指在多线程环境下，可以保证多个线程同时访问该类的实例时，不会出现数据竞争或者数据不一致的情况。在Java中，有许多线程安全的类可以方便我们处理多线程并发的问题。

常见的线程安全类

1. java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版本，它使用分段锁（Segment）来实现线程安全。多个线程可以同时读取ConcurrentHashMap的数据，而不会发生数据不一致的情况。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key1", 1);
map.put("key2", 2);
map.put("key3", 3);

System.out.println(map.get("key1"));
System.out.println(map.get("key2"));
System.out.println(map.get("key3"));

2. java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是ArrayList的线程安全版本，它使用写时复制（Copy-On-Write）机制来实现线程安全。在对CopyOnWriteArrayList进行写操作时，会创建一个新的数组，然后将数据复制过去，最后再将新数组替换原数组。

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("element1");
list.add("element2");
list.add("element3");

System.out.println(list.get(0));
System.out.println(list.get(1));
System.out.println(list.get(2));

3. java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue

ConcurrentLinkedQueue是一个基于链表的并发队列，它在多线程环境下提供高效的并发操作。它使用CAS（Compare And Swap）操作来保证线程安全。

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;

ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
queue.offer("element1");
queue.offer("element2");
queue.offer("element3");

System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());

4. java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是一个基于链表的阻塞队列，在队列为空时，获取元素的操作会被阻塞，直到队列中有新的元素。它使用两个锁来实现生产者-消费者模式。

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
queue.put("element1");
queue.put("element2");
queue.put("element3");

System.out.println(queue.take());
System.out.println(queue.take());
System.out.println(queue.take());

5. java.util.concurrent.CountDownLatch

CountDownLatch是一个同步工具类，它可以让一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。在初始化时指定一个计数值，每个线程完成自己的任务后调用countDown()方法来减少计数值，当计数值为0时，所有等待的线程可以继续执行。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

new Thread(() -> {
    // do something...
    latch.countDown();
}).start();

new Thread(() -> {
    // do something...
    latch.countDown();
}).start();

latch.await();
System.out.println("All threads have finished.");

线程安全类关系图

erDiagram
    ConcurrentLinkedQueue --|> AbstractQueue
    LinkedBlockingQueue --|> AbstractQueue
    CopyOnWriteArrayList --|> List
    ConcurrentHashMap --|> Map
    CountDownLatch --|> AbstractQueuedSynchronizer

结语

在多线程编程中，使用线程安全类可以有效地避免数据竞争和数据不一致的问题。上面介绍的几个线程安全类是Java中常见的线程安全类，它们为我们处理多线程并发提供了方便和安全的解决方案。希望本文对你有所帮助，谢谢阅读！