Какие знаешь потокобезопасные колекции

1️⃣ Как кратко ответить

В Java потокобезопасные коллекции включают Vector, Hashtable, классы из пакета java.util.concurrent такие как ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet, ConcurrentLinkedQueue, ConcurrentSkipListMap, и ConcurrentSkipListSet. Эти коллекции обеспечивают безопасный доступ из нескольких потоков без необходимости внешней синхронизации.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Потокобезопасные коллекции в Java предназначены для использования в многопоточных средах, где несколько потоков могут одновременно изменять или читать данные. Они обеспечивают корректное поведение и целостность данных без необходимости ручной синхронизации.

Основные потокобезопасные коллекции:

1. Vector

   • Vector — это устаревший класс, который является потокобезопасной версией ArrayList. Все методы Vector синхронизированы, что делает его безопасным для использования в многопоточной среде. Однако из-за полной синхронизации он может быть менее производительным по сравнению с другими коллекциями.

2. Hashtable

   • Hashtable — это потокобезопасная версия HashMap. Подобно Vector, все методы Hashtable синхронизированы. Однако, как и Vector, Hashtable считается устаревшим и не рекомендуется для использования в новых проектах.

3. ConcurrentHashMap

   • ConcurrentHashMap — это улучшенная версия Hashtable, которая обеспечивает более высокую производительность за счет использования сегментации. Вместо блокировки всей коллекции, ConcurrentHashMap блокирует только сегменты, что позволяет нескольким потокам одновременно изменять разные части карты.

   ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
   map.put("key1", 1); // Добавление элемента в карту
   Integer value = map.get("key1"); // Получение элемента из карты
   

4. CopyOnWriteArrayList

   • CopyOnWriteArrayList — это потокобезопасная версия ArrayList, которая создает копию списка при каждом изменении. Это делает его идеальным для сценариев, где чтение происходит чаще, чем запись.

   CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
   list.add("element"); // Добавление элемента в список
   String element = list.get(0); // Получение элемента из списка
   

5. CopyOnWriteArraySet

   • CopyOnWriteArraySet — это потокобезопасная версия Set, основанная на CopyOnWriteArrayList. Она наследует все преимущества и ограничения CopyOnWriteArrayList.

6. ConcurrentLinkedQueue

   • ConcurrentLinkedQueue — это неблокирующая очередь, основанная на алгоритме Michael-Scott. Она обеспечивает высокую производительность в многопоточных средах и используется для реализации очередей с конкурентным доступом.

   ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
   queue.add("element"); // Добавление элемента в очередь
   String element = queue.poll(); // Извлечение элемента из очереди
   

7. ConcurrentSkipListMap и ConcurrentSkipListSet

   • Эти коллекции обеспечивают потокобезопасные версии TreeMap и TreeSet, соответственно. Они основаны на алгоритме skip list, который позволяет эффективно выполнять операции поиска, вставки и удаления.

   ConcurrentSkipListMap<String, Integer> skipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();
   skipListMap.put("key1", 1); // Добавление элемента в карту
   Integer value = skipListMap.get("key1"); // Получение элемента из карты
   

Зачем нужны потокобезопасные коллекции?

Потокобезопасные коллекции необходимы для обеспечения корректного доступа к данным в многопоточных приложениях. Они позволяют избежать проблем, связанных с состоянием гонки и некорректной синхронизацией, что может привести к непредсказуемому поведению программы. Использование потокобезопасных коллекций упрощает разработку многопоточных приложений, так как разработчику не нужно вручную управлять синхронизацией доступа к данным.