Welke thread-safe collecties ken je in Java?

In Java Collections Framework bestaan er thread-safe collecties, geïmplementeerd op twee hoofdmanieren:

1. Gesynchroniseerde wrappers:

   • Omwikkelen gewone, niet-thread-safe collecties (bijvoorbeeld ArrayList, HashMap, HashSet).
   • Alle methoden van de collectie zijn gesynchroniseerd.
   • Voorbeeld van het verkrijgen van gesynchroniseerde collecties:

     // Verkrijg een gesynchroniseerde lijst
     List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
     
     // Verkrijg een gesynchroniseerd set
     Set<String> synchronizedSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
     
     // Verkrijg een gesynchroniseerde kaart
     Map<String, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
     

   • Nadeel: Lage prestaties bij hoge mate van parallelisme, omdat de lock op de hele collectie plaatsvindt.

2. Collecties uit het java.util.concurrent-pakket:

   • Speciaal ontworpen voor gebruik in multithread-omgevingen.
   • Bereiken threadveiligheid via verschillende mechanismen (bijvoorbeeld fijnmazige locking, CAS-operaties).
   • Bieden betere prestaties bij parallelle operaties in vergelijking met gesynchroniseerde wrappers.
   • Belangrijkste voorbeelden:
     • ConcurrentHashMap: Thread-safe implementatie van Map, die hoge doorvoer biedt voor lees- en schrijfbewerkingen.
     • CopyOnWriteArrayList: Lijst die bij modificatie een nieuwe kopie van de onderliggende array maakt. Geschikt voor collecties met frequente lees- en zeldzame schrijfbewerkingen.
     • CopyOnWriteArraySet: Vergelijkbaar met CopyOnWriteArrayList, maar voor verzamelingen.
     • ConcurrentLinkedQueue: Thread-safe, lock-free implementatie van Queue.
     • ConcurrentLinkedDeque: Thread-safe, lock-free implementatie van Deque.
     • ConcurrentSkipListMap: Schaalbare, thread-safe implementatie van SortedMap.
     • ConcurrentSkipListSet: Schaalbare, thread-safe implementatie van SortedSet.
     • Blokkerende wachtrijen (BlockingQueue, BlockingDeque) - bijvoorbeeld, ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, PriorityBlockingQueue, DelayQueue, SynchronousQueue, LinkedTransferQueue. Worden gebruikt voor coördinatie tussen producenten en consumenten.

De keuze tussen gesynchroniseerde wrappers en java.util.concurrent-collecties hangt af van de specifieke prestatie-eisen en het gebruikscharakter in een multithread-omgeving (lees/schrijffrequentie, parallelisme). In de meeste moderne multithread-toepassingen is het aan te raden om collecties uit java.util.concurrent te gebruiken.