多线程服务器共享ArrayList

Question

我试图在Java中实现一个多线程服务器，服务器为每个连接到它的客户机生成一个新线程。通信在一个类中执行，该类实现可运行接口，并将套接字描述符作为输入。当一个新客户端连接时，我会生成一个带有套接字描述符编号的新线程。

我需要在服务器上维护两个ArrayList，每当新客户端加入系统时都会更新（带有客户端发送的一些数据）。如何在运行在不同线程中的多个客户端之间完成这种共享ArrayList的行为？

Answer 1

如果您希望ArrayLists存储每个客户端的信息并通过客户端ID访问它，我建议您只使用java.util.concurrent.ContoptHashMap，并将客户端ID作为键，因为这是非常简单的实现。

如果你真的需要一个ArrayList，我会把它作为实现细节隐藏在服务器代码中。然后从Runnables调用一些服务器方法来更新ArrayList。通过这种方式，你可以从非常简单的事情开始，比如：

public class Server {
    ...      
    private ArrayList<Info> infos = new ArrayList<Info>();
    ...
    // Create one method for each *abstract* operation
    // that you need to perform on the ArrayList
    // (Do *NOT* implement read / write primitives
    // unless that is exactly what you need. The idea is
    // that all synchronization that you might need on 
    // the ArrayList happens inside those methods, so
    // the Runnables are unaware of the implementation
    // you haven chosen.)

    // Here I have used example operations that are
    // a bit more complex than read / write primitives
    // so the intention is more clear.

    public void clearInfo(int pos) {
        synchronized (infos) {
            infos.set(pos, null);
        }
    }

    public Info updateInfo(int pos, Info info) {
        Info oldInfo = null;
        synchronized (infos) {
            oldInfo = infos.get(pos);
            infos.set(pos, info);
        }
        return oldInfo;
    }
    ...
    public Info readInfo(int pos) {
        Info info = null;
        synchronized (infos) {
            infos.get(pos);
            info.incrementReadCount();
        }
        return null;
    }
    ...
}
...
public class ClientRunnable implements Runnable {
    ...
    private Server server;
    ...
    @Override
    public void run() {
        ...
        Info info = // getInfo();
        int writePos = // getWritePos();
        Info old = server.updateInfo(writePos, info);
        ...
        int readPos = // getReadPos();            
        Info newInfo = server.readInfo(readPos);
        ...
    }
    ...
}

然后，在分析应用程序时，如果在访问列表时发现争用，可以微调锁定，甚至将实现更改为无锁实现，同时将代码中的影响降至最低。现在Java中的锁定速度非常快，所以在很多情况下，这个简单的解决方案可能已经足够好了。

Answer 2

如果您希望有很多客户机，并且希望随机访问它们，请使用ConcurrentSkipListMap。这将为您提供一个高效、线程安全、无阻塞的映射。使用索引号作为键，或者使用更有意义的内容。如果你只需要一个简单的列表（没有随机访问），那么就使用ConcurrentLinkedQueue，这与ConcurrentLinkedQueue基本相同，只是它是一个单独链接的列表，而不是映射。

另一种方法是使用ArrayList（或数组），但将其视为不可变的。当您需要添加客户端时，复制旧客户端，将客户端添加到其中，然后将新客户端替换为旧客户端。（根据erickson的建议，CopyOnWriteArrayList可以为您完成此操作。）这将在维护列表时花费您的成本，但可以让大量线程同时掌握和使用列表。诚然，只有在您需要在每次添加后处理列表、可能对其进行排序以及添加和删除受添加影响的一些条目时，这种技术才会变得真正有用。）

Answer 3

您可以在主服务器线程中创建一个并发集合的实例，然后通过构造函数将其传递给您的每个Runnable套接字处理程序。（听起来您已经在做这样的事情来传递Socket本身。）

CopyOnWriteArrayList是一个并发List实现，但它不是特别高效。还有其他支持并发访问的集合类型，可能会提供更好的性能。