有序列表和类线程安全答案

【问题标题】：Ordered lists and class thread-safety有序列表和类线程安全
【发布时间】：2015-11-14 08:29:50
【问题描述】：

我有一堂课：

2 个字段包含按时间排序的列表（list1、list2）。
3 种只读方法，迭代上面的列表以生成汇总统计信息。
1 变异方法，在 list1 中查找给定“新项目”的匹配项。 如果没有找到匹配项，它会将“new-item”添加到 list1。 如果找到匹配项，它会从 list1 中删除匹配项并将匹配项和“新项目”添加到 list2 中。

让我们假设所有方法的多个并发调用是可能的。我需要在最大化性能的同时实现线程安全。

Approach1（非常慢） - 将字段类型声明为 ArrayList 并在所有方法上使用 synchronize 关键字。

Approach2 - 将字段类型声明为CopyOnWriteArrayList 并同步变异方法。

问题

【问题讨论】：

docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/…
变异方法是否会发生多个并发调用？
请注意，如果您计划在同步集合上使用 spliterator/stream/parallelStream/Iterator，您必须自己处理同步。 javadoc中好像没有记载，但是内部类的源码里面有关于它的cmets。
copyOnWriteArrayList 也很慢，因为每次插入都需要 O(n)
你有什么样的有序收藏？数组列表？排序地图？你对收藏有什么要求？变异方法总是将项目插入到同一个集合中，还是插入到两个不同的集合中？

【解决方案1】：

您需要 ArrayList 提供的随机访问吗？你可以改用ConcurrentSkipListSet（非阻塞）或PriorityBlockingQueue（阻塞）这样的线程安全有序集合吗？两者都有 log(n) 插入。

这两种情况下的变异方法都是线程安全的。

编辑：请注意，您仍然会遇到原子性问题。如果您需要以原子方式完成添加，那么您将需要更粗略的锁定。

【讨论】：

【解决方案2】：

方法 2 不保证线程安全。

对集合的两个操作不是原子的：首先删除一个项目，然后将它添加到另一个集合。某个线程可能同时执行只读方法来发现列表 1 中缺少该项目，并且尚未添加到列表 2。这取决于您的应用程序是否可以接受。

另一方面，也有可能：一个只读方法首先遍历列表1，发现其中包含项目x；同时更新方法执行并转移项目x；只读方法继续并遍历列表 2，在列表 2 中找到第 x 个项目。同样，这是否可以接受取决于您的应用程序。

其他解决方案也是可能的，但这需要更多详细信息来说明您想要实现的具体目标。

一种明显的方法是修改方法 1，而不是在每个方法上都使用同步，而是使用读写器锁。您将在每个只读方法中进行读锁定，并在变异方法中进行写锁定。

您还可以使用两个单独的读写器锁。一个用于第一个集合，一个用于另一个。如果您的只读方法遍历这两个列表，则它们必须在执行任何操作之前预先读取两个锁。另一方面，mutating 方法必须首先写入-获取第一个锁，如果它希望传输一个项目，那么它应该写入-获取第二个锁。

您需要进行一些测试，看看它是否适合您。肯定还有更好的方法来处理它，但您需要提供更多细节。

【讨论】：

【解决方案3】：

锁定一个方法所花费的时间不到一微秒。如果几分之一微秒很重要，您可能会考虑更复杂的东西，否则简单的东西通常会更好。

当您执行多个操作时，仅使用线程安全集合是不够的，例如从一个列表中删除和添加到另一个是两个操作，并且在这些操作之间可以有任意数量的线程。

注意：如果您进行大量更新，这可能会更慢。

【讨论】：