如何处理 Java ArrayList 上频繁并发读/写的同步答案

【问题标题】：How to handle synchronization of frequent concurrent read/writes on a Java ArrayList如何处理 Java ArrayList 上频繁并发读/写的同步
【发布时间】：2013-05-13 19:14:55
【问题描述】：

我有一个 Java 类，其中包含一个 ArrayList 的事务信息对象，这些对象经常被不同的线程查询和修改。在基本层面上，类的结构看起来像这样（目前不存在同步）：

class Statistics
{
    private List<TranInfo> tranInfoList = new ArrayList<TranInfo>();

    // This method runs frequently - every time a transaction comes in.
    void add(TranInfo tranInfo)
    {
        tranInfoList.add(tranInfo);
    }

    // This method acts like a cleaner and runs occasionally.       
    void removeBasedOnSomeCondition()
    {
        // Some code to determine which items to remove

        tranInfoList.removeAll(listOfUnwantedTranInfos);
    }

    // Methods to query stats on the tran info.
    // These methods are called frequently.
    Stats getStatsBasedOnSomeCondition()
    {
        // Iterate over the list of tran info
        // objects and return some stats
    }


    Stats getStatsBasedOnSomeOtherCondition()
    {
        // Iterate over the list of tran info
        // objects and return some stats
    }
}

我需要确保列表上的读/写操作正确同步，但是，性能非常重要，所以我不想最终锁定每个方法调用（尤其是并发读操作）。我查看了以下解决方案：

CopyOnWriteArrayList

我查看了使用 CopyOnWriteArrayList 来防止在迭代列表时修改列表时引发 ConcurrentModificationExceptions；这里的问题是每次修改列表时都需要复制...考虑到列表的修改频率和列表的潜在大小，这似乎太昂贵了。

读写锁

ReadWriteLock 可用于同步读/写操作，同时允许发生并发读操作。虽然这种方法可行，但最终会导致类中出现大量同步代码（但这并不是世界末日）。

有没有其他聪明的方法来实现这种同步而不会造成很大的性能损失，或者上述方法之一是推荐的方法吗？对此的任何建议将不胜感激。

【问题讨论】：

列表的修改频率如何？有多大？
ReadWriteLock 是 IMO 的正确解决方案。如果混合的问题让您感到困扰，请插入一个代理级别。
你知道这是个问题吗，因为我不认为你经常调用这些方法会导致问题。即是 1K/s、10K/s、100K/s 还是 1M/s？
如果您不想锁定每个方法调用，并且不想在每次写入时复制整个列表，则需要放弃对List 的随机排序访问。也许是ConcurrentLinkedQueue？
看来你已经超出了ArrayList的设计意图。也许您应该考虑另一个更专业的容器。这听起来像是并发队列或同步列表的工作。你看过那些吗？

标签： java concurrency arraylist

【解决方案1】：

我会使用Collections.synchronizedList()，直到您确定它确实是您的应用程序的关键性能瓶颈（不用说我怀疑它是;-)）。您只能通过彻底的测试才能确定。我假设您知道“过早优化”...

如果您努力优化对该列表的访问，我会说ReadWriteLock 是一个好方法。

【讨论】：

【解决方案2】：

另一个可能有意义的解决方案（尤其是在读/写繁重的情况下）是 ConcurrentLinkedQueue (http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/ConcurrentLinkedQueue.html)。基于 CAS 操作，它是一个在竞争中具有相当可扩展性的实现。

您的代码需要进行的一项更改是 ConcurrentLinkedQueue 没有实现 List 接口，您需要遵守 Iterable 或 Queue 类型。您真正丢失的唯一操作是通过索引进行随机访问，但我认为这不是您的访问模式中的问题。

【讨论】：