可直接访问的数据结构 Java答案

【问题标题】：Directly accessible data structure Java可直接访问的数据结构 Java
【发布时间】：2013-04-19 03:13:37
【问题描述】：

我有以下情况：

一种只能扩展的数据结构（我只在尾部添加东西）
我需要能够跟踪我已经拥有的元素见过（我有一个索引，理想情况下我希望能够开始从这个特定元素再次遍历列表）
我希望读取永远不会阻塞，并添加新元素只锁定队列的尾部而不是整个队列

这是一个被多个线程大量修改的结构。

最好的数据结构是什么？

数组列表。如果能够直接访问使用索引看到的最后一个元素，这将是理想的，但它会导致并发修改异常。我可以使其同步，但希望避免锁定（或除最后一个元素之外的任何锁定，因为它是唯一可能存在并发写入以添加新元素的锁定）

并发链接队列。这将解决我的并发问题，但问题是我必须存储迭代的当前位置而不是整数索引。这有一个问题，它返回一个弱一致的迭代器，它不能保证返回自迭代器创建以来已添加到列表中的新对象（来源：javadoc）

ConcurrentHashMap 以索引为键。这样做的好处是我可以直接访问与正确索引相对应的数据，但问题是没有“getNext”运算符可以让我有效地遍历从索引到索引 + 1 等的元素

向量这将解决我的大部分问题，即允许不会引发并发修改异常并允许直接访问的东西。但是，鉴于所有方法都是同步的，与数组列表相比，性能较差。鉴于我只想扩展结构，而不是在中间插入记录，我不愿意采用这种重量级的解决方案，其中读取也会受到性能影响（鉴于我的用例，元素的索引从来没有真正改变过，所以不需要同步不是尾部的读取）

自定义数据结构：保留我要存储的对象的数组和指向该数组尾部（最后一个元素集）的指针，插入新对象时，锁定尾部并尾巴指向的物体。当对象超过其当前大小时，进行锁定调整大小操作。

最佳策略/其他更有效的实施方式是什么？

【问题讨论】：

您可以使用 java.util.Vector 代替 ArrayList。这将解决您的同步问题。
+1 为您的研究工作。
@user1018513 “我需要能够跟踪我已经看到的元素”是什么意思。你能解释一下吗？
请结合“多线程大量修改”来说明“只能扩展”。这是否意味着它会快速而永久地增长？另外——你试图用那个数据结构解决什么问题？这应该是发布-订阅者队列的变体还是其他东西？
@user1018513 在遍历时您是希望始终随机访问还是只希望随机访问（即：开始遍历，执行其他操作，从我离开的地方继续遍历）。

标签： java data-structures concurrency

【解决方案1】：

CopyOnWriteArrayList 结构可以解决您的问题 (java.util.concurrent)。

CopyOnWriteArrayLists 是线程安全的，因为所有可变操作都是通过创建列表的副本来实现的。
避免了ConcurrentModificationException 的问题，因为数组在迭代时不会改变。所谓的snapshot style iterator使用了对创建迭代器时数组状态的引用。
如果你的读多于写，使用CopyOnWriteArrayList，否则使用Vector。
Vector 为每个操作引入了一个小的同步延迟，而CopyOnWriteArrayList 写入延迟较长（由于复制）但读取没有延迟。
Vector 在迭代时需要显式同步（因此不能同时执行写操作），CopyOnWriteArrayList 不需要。

【讨论】：

鉴于问题中提供的详细信息，最好扩展您的答案以解释为什么它符合标准。
“具有同步解的向量”？
有大量写入，我怀疑写时复制将是一个好技术。但是，与往常一样，您只有在测量时才会知道。

【解决方案2】：

你必须使用单一的数据结构吗？如果您使用两个 - 一个用于列表的“活动”部分，一个用于“您已经看到的项目”列表怎么办？您可以将 Vector 用于“活动”部分，并使用某种管理器定期将项目移动到“您已看到的项目”列表中。

【讨论】：

【解决方案3】：

这听起来很像您需要一个干扰器或简单地说无锁队列。我希望我可以在这里添加一个示例，但我昨天才开始研究它。我也可以告诉你它是如何工作的，或者你可以在这里阅读更好的解释：

一般的想法是这是完全无锁的，它只使用 CAS 寄存器（在 java AtomicXXX 中）。我只是爱上了这个想法。

LMAX

【讨论】：

【解决方案4】：

对此，我找到了与@MissingNumber 相同的解决方案。

使用 ConcurrentHashMap 作为支持数据结构：

非阻塞读取
线程安全附加

要通过索引添加随机访问，请使用 AtomicInteger 来维护索引并将其作为检索映射值的键。

public class ConcurrentListMap {

  private final ConcurrentHashMap<Integer, Object> backingMap;
  private final AtomicInteger index;

  public ConcurrentListMap() {
    backingMap = new ConcurrentHashMap();
    index = new AtomicInteger(0);
  }

  public int append(final Object value) {
    final int newIndex = index.incrementAndGet();
    backingMap.put(newIndex, value);
    return newIndex;
  }

  public Object get(final int entry) {
    return backingMap.get(entry);
  }

  public int getTailIndex() {
    return index.get();
  }
}

【讨论】：

【解决方案5】：

我要提供ConcurrentSkipListSet，因为：

1) 它是并发的。

2) 这是Set。

3) 它也是NavigableSet，因此也是SortedSet。

这为您提供了很大的灵活性，其中大部分您可能不需要。但除了“你不能添加已经存在的项目”（我不知道这是一个问题还是一个恩惠）之外，它似乎满足了你的所有要求。

【讨论】：

【解决方案6】：

ConcurrentHashMap 以索引作为键可以解决您的问题，但您需要做更多的工作才能做到这一点..

喜欢下面的伪代码。

Map<Integer , ConfiguredObject > myMap = new ConcurrentHashMap<Integer,ConfiguredObject >();

class ConfiguredObject 
{
   YourObject Object;// the object which you want to map for map[key];
   ConfiguredObject Next;//the object which you want to map for map[key+1];
   ConfiguredObject Previous;//the object which you want to map for map[key-1];
   YourObject NextObject;
   YourObject PrevObject;
}

所以这应该可以解决你所有的问题。

并发框架很小心。

索引键是您的索引。

迭代，如果你有索引，你可以使用这段代码

myMap.get(key).Next ;
myMap.get(key).Previous ;

您需要做的就是定义可配置对象并相应地编写构造函数。

希望这对您有所帮助。

【讨论】：

【解决方案7】：

正如sk2212所说，我认为java.util.Vector符合你的三点。

可以使用add方法扩展向量，在末尾添加元素列表。
向量具有get(index) 方法来检索特定索引处的具体元素。
向量是线程安全的：java Vector and thread safety http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/Vector.html

【讨论】：

请补充一下，由于同步，它会很慢
我担心使用向量是因为所有方法都是同步的，与数组列表相比，它们会产生不可忽略的性能开销。因为我实际上永远不会修改数组的内部结构（除了扩展它）似乎是一个重量级的解决方案。
查看此链接以查看 Vector 与 ArrayList 的性能javacodegeeks.com/2010/08/…

【解决方案8】：

数组列表。如果能够直接访问使用索引看到的最后一个元素，这将是理想的，但它会导致并发修改异常。我可以使其同步，但希望避免锁定（或除最后一个元素之外的任何锁定，因为它是唯一可能存在并发写入以添加新元素的锁定）

您可以使用临时列表来放置要添加的对象，当读取的内容解除阻塞时，您可以将 tmpList 的内容添加到 ArrayList。

【讨论】：