android 线程安全 静态对象的 java线程安全的对象

基本的线程安全对象有Vector，HashTable，还有经过Collections.synchronizedCollection()方法包装的集合对象。Java并发包中提供的安全类型有ConcurentHashMap，ConcurentLinkedQueue，CopyOnWriteArrayList，还有BlockingQueue的实现类型。另外还有Java原子包中提供的AtomicInteger，AtomicLong等原子类型。

经过Collections.synchronizedMap()包装的HashMap是一个线程安全对象，如Map m = Collections. synchronizedMap(new HashMap())。Collections.synchronizedMap()会生成一个名为SynchronizedMap的Map，它使用委托将自己所有Map相关的功能交给传入的HashMap实现，而自己主要负责保证线程安全。实际上就是将HashMap相关的操作方法加上了synchronized关键字以保证线程安全，在并发级别不高时可以使用。

ConcurentHashMap

ConcurentHashMap是Java并发包提供的并发HashMap，它专门为并发进行了性能优化，更加适合多线程的场合。其内部实现原理是：它实现了一个Segement数组，对于每一个数组元素来讲，都相当于一个HashTable。在同一个segement上操作时，会加锁进行互斥同步。而在不同的segement上操作时则是无锁的。它引入了“多段锁”的概念，将锁的粒度从整个对象上细化到了具体每个segement数组的元素上，以此达到提升并发性能的目的。

ConcurentLinkedQueue

高并发队列使用链表作为其数据结构。ConcurentLinkedQueue是高并发环境下性能最好的队列。其队列节点用Node表示，对Node进行操作时使用了CAS操作。因为没有使用锁而是单纯使用CAS操作来保证线程安全，因此大大增加了设计和实现的难度，但是带来的好处是性能得到飞速提升。

CopyOnWriteArrayList

在很多应用场景中，读操作可能远远大于写操作，对于这种场景，希望看到的是读操作尽可能快，写即使慢一些也没有太大关系。

由于读操作根本不会修改原有的数据，因此对于每次读取都进行加锁是一种资源浪费。根据读写锁的思想，读锁和写锁之间确实也不冲突，但是读操作会受到写操作的阻碍，当写发生时，读就必须等待，否则可能读到不一致的数据。同理，读操作在进行时候写操作也必须等待。

为了将性能发挥到极致，并发包中提供了CopyOnWriteArrayList类，对它来说，读取完全不用加锁，而且写入也不会阻塞读取操作，只有写入和写入之间需要进行同步等待。这样一来，读操作的性能就会大幅度提升。其实现是：在写入操作的时候进行一次自我复制，将修改的内容写入副本中，写完之后再将修改完的副本替换原来的数据，这样就可以保证写操作不会影响读了。

BlockingQueue

假设有两个线程A和B，在某种模式下两个线程间需要进行通信，即A线程能够通知B，但是又希望A不知道B的存在。这样将来重构或者升级时完全可以不修改A而直接把线程B升级为线程C，保证系统的平滑过渡。这种情形下就可以使用BlockingQueue来实现消息通信。BlockingQueue是一个接口，而不是一个具体的实现。其主要的实现类有ArrayBlockQueue和LinkedBlockigQueue。前者基于数组实现，后者基于链表实现。也正为如此，ArrayBlockingQueue更适合做有界队列，因为队列中可容纳的最大元素需要在队列创建时指定。而LinkedBlockingQueue适合做无界队列，或者那些边界值很大的队列，因为其内部元素可以动态增加，也不会因为初值容量很大而一下子消耗掉大量内存空间。

BlockingQueue之所以适合作为数据共享的通道，其关键还在于Blocking上。Blocking是阻塞的意思，它让服务线程在队列为空时进行等待，当有新的消息进入队列后自动将线程唤醒。其实现阻塞的关键是：存入元素的put()方法和取元素的take()方法。put()方法将元素压入队列末尾，当队列满时就阻塞等待，直到队列中有空闲的位置。take()方法从队列中取出元素，当队列为空时就等待，直到队列中有可用元素。BlockingQueue使用非常普通，在生产者和消费者模型中，可以将其作为缓冲区来使用。

SkipList

在JDK的并发包中除了常用的哈希表外还实现了一种有趣的数据结构，那就是跳表。跳表是一种可以用来快速查找的数据结构，有点类似于平衡树。但有一个重要的区别，对平衡树的插入和删除往往可能导致平衡树进行一次全局的调整。对跳表的插入和删除只需要对整个数据结构的局部进行操作即可。这样带来的好处是，在高并发情况下，平衡树需要一个全局的锁来保证线程安全，而跳表值只需要局部锁即可，并发性能更好。

跳表使用多层链表实现，最底层的链表维护了跳表内所有的元素，每上面一层都是下面一层的子集。跳表内所有链表的元素都是排序的，查找时可以从顶级链表开始找，查找效率是O（logN）。

可以使用跳表实现Map，如ConcurentSkipListMap。用跳表实现的Map里所有的元素都是排序的，对跳表进行遍历时会得到一个有序的结果。跳表的节点用Node实现，对Node的所有操作均使用CAS方法。

原子类型

原子类型为Java的atomic包中提供的线程安全类，主要有AtomicInteger，AtomicLong，AtomicBoolean和AtomicReference等。这些类型的实现里面用到了CAS操作，通过非阻塞同步的方式实现了线程安全。具体实现可以去阅读源码。在jdk1.8中有个类型LongAdder可以替换AtomicInteger，因为与AtomicInteger相比，在并发量小时两者性能接近，并发量大时效率大大提高。