Кои потокобезопасни колекции познаваш в Java?

В Java Collections Framework съществуват потокобезопасни колекции, реализирани по два основни начина:

1. Синхронизирани обвивки (Synchronized Wrappers):

   • Обвиват обикновени, непотокобезопасни колекции (например ArrayList, HashMap, HashSet).
   • Всички методи на колекцията са синхронизирани.
   • Пример за получаване на синхронизирани колекции:

     // Получаване на синхронизиран списък
     List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
     
     // Получаване на синхронизирана множество
     Set<String> synchronizedSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
     
     // Получаване на синхронизирана карта
     Map<String, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
     

   • Недостатък: Ниска производителност при висок паралелизъм, тъй като блокировката е върху цялата колекция.

2. Колекции от пакета java.util.concurrent:

   • Специално разработени за работа в многопоточна среда.
   • Постигат потокобезопасност чрез различни механизми (например, финозърнеста блокировка, CAS операции).
   • Осигуряват по-добра производителност при паралелни операции в сравнение със синхронизирани обвивки.
   • Основни примери:
     • ConcurrentHashMap: Потокобезопасна реализация на Map, осигуряваща висока пропускателна способност за операции по четене и писане.
     • CopyOnWriteArrayList: Списък, който при модификация създава ново копие на основния масив. Добре подходящ за колекции с чести операции по четене и редки операции по писане.
     • CopyOnWriteArraySet: Аналогично на CopyOnWriteArrayList, но за множества.
     • ConcurrentLinkedQueue: Потокобезопасна, беззъбна реализация на Queue.
     • ConcurrentLinkedDeque: Потокобезопасна, беззъбна реализация на Deque.
     • ConcurrentSkipListMap: Потокобезопасна, скалируемо реализирана SortedMap.
     • ConcurrentSkipListSet: Потокобезопасна, скалируемо реализирана SortedSet.
     • Блокиращи опашки (BlockingQueue, BlockingDeque) - например, ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, DelayQueue, SynchronousQueue, LinkedTransferQueue. Използват се за координация на производители и потребители.

Изборът между синхронизирани обвивки и колекции от java.util.concurrent зависи от конкретните изисквания към производителността и характера на използването в многопоточна среда (честота на операции по четене/запис, ниво на паралелизъм). В повечето съвременни многопоточни приложения е по-подходящо да се използват колекции от java.util.concurrent.