Конкурентные коллекции

1.

Конкурентные
коллекции
Современные подходы и использование в многопоточных приложениях

2.

Введение
Конкурентные коллекции – это
специальные коллекции, разработанные
для работы в многопоточных средах. Они
обеспечивают безопасность потоков и
оптимальную производительность при
одновременном доступе нескольких
потоков.

3.

Назначение
конкурентных
коллекций
• Решение проблем многопоточности: состояние
гонки, блокировки, задержки.
• Преимущества: Упрощение разработки,
повышение производительности, уменьшение
количества ошибок.

4.

Основные виды конкурентных
коллекций
• ConcurrentHashMap
• CopyOnWriteArrayList
• ConcurrentLinkedQueue
• ConcurrentSkipListMap
• ConcurrentSkipListSet

5.

ConcurrentHashMap
Высокопроизводительный потокобезопасный аналог HashMap.
Особенности:
• Параллельные сегменты: Разделяет внутреннюю структуру на сегменты для минимизации блокировок.
• Конкурентные операции: Поддерживает высокую степень параллелизма для операций чтения и записи.
• Операции с гарантией: Методы putIfAbsent, remove гарантируют атомарность.
• Отсутствие блокировок: Избегает полной блокировки коллекции для большинства операций.
Пример использования: Кеширование данных, счетчики событий.

6.

CopyOnWriteArrayList
Неизменяемая версия ArrayList
Характеристики:
• Копирование при записи: При каждой операции изменения создается новая копия массива.
• Иммутабельность: Чтение из коллекции не требует блокировок, так как структура не изменяется.
• Производительность: Высокая производительность при операциях чтения и сниженная при записи.
• Потокобезопасность: Автоматически обеспечивает потокобезопасность без необходимости внешней
синхронизации.
Пример использования: Хранение настроек, списки слушателей событий.

7.

ConcurrentLinkedQueue
Потокобезопасная очередь с конкурентным доступом.
Характеристики:
• Связанный список: Основана на связанной структуре данных.
• Неблокирующие операции: Поддерживает lock-free операции для добавления и удаления элементов.
• Производительность: Высокая производительность для многопоточных очередей.
• Устойчивость к блокировкам: Отсутствие глобальных блокировок обеспечивает устойчивость к проблемам
блокировки.
Пример использования: Очереди задач, работающие в нескольких потоках.

8.

ConcurrentSkipListMap
Потокобезопасная версия TreeMap.
Характеристики:
Основан на skip list, что обеспечивает логарифмическое время доступа.
Упорядоченность: Поддерживает сортировку элементов по ключу.
Потокобезопасность: Все операции потокобезопасны без необходимости внешней синхронизации.
Параллелизм: Поддерживает параллельные операции чтения и записи.
Пример использования: Сортированные мапы, кеши с временными ограничениями.

9.

ConcurrentSkipListSet
Потокобезопасная версия TreeSet.
Характеристики:
• Основан на skip list, что обеспечивает логарифмическое время доступа.
• Упорядоченное множество: Поддерживает сортировку элементов.
• Потокобезопасность: Все операции потокобезопасны без необходимости внешней синхронизации.
• Параллелизм: Поддерживает параллельные операции добавления и удаления.
Пример использования: Сортированные множества, кеши с уникальными значениями.

10.

Примеры использования в реальных
проектах
Кеширование данных
(ConcurrentHashMap)
Обработка событий
(CopyOnWriteArrayList)
Управление задачами
(ConcurrentLinkedQueue)
Сортировка данных в
реальном времени
(ConcurrentSkipListMap)
Управление уникальными
идентификаторами
(ConcurrentSkipListSet)

11.

Заключение
Конкурентные коллекции играют ключевую
роль в многопоточных приложениях. Выбор
конкретной коллекции зависит от
специфики задачи и требований к
производительности.

12.

Спасибо за внимание!