Java 集合与队列的插入、删除在并发下的性能比较
这两天在写一个java多线程的爬虫，以广度优先爬取网页，设置两个缓存：
- 一个保存已经访问过的URL：vistedUrls
- 一个保存没有访问过的URL：unVistedUrls
需要爬取的数据量不大，对URL压缩后，可以把这两个数据结构都放入内存，vistedUrls很显然用HashSet<String>实现，因为已经访问的URL只会添加，不会删除和修改，使用HashSet可以高效判断一个URL是否已经访问。
纠结unVistedUrls该用什么数据结构，如果用队列的话，并发情况下，队列中可能会用重复的URL，比如一个线程A爬了CSDN的一个URL1，另一个线程B爬了博客园的一个URL2，URL1和URL2的页面都有一个相同的出链URL3，线程A把URL3加入到unVistedUrls的队尾，等待下次爬取，但在URL3被爬取之前，线程B也把URL3加到队尾，这样队列中就有两个相同的URL，可能会导致重复爬取网页，当然可以通过其他方法来保证不会重复爬取。
然后就想能否也用Set来保存未访问的URL，这样在添加新的URL时，自动去重处理了，能够有效保证不爬取重复网页。但是unVistedUrls会有大量的插入和删除操作，我认为对集合进行大量的插入删除性能会比较低，为了测试集合的插入删除性能对比队列低多少，我写了一个简单的并发测试：
1 /** 2 * 测试集合与队列的插入与读写性能 3 * 4 * @author [email protected] 5 * 6 */ 7 public class SetQueueTest { 8 // 随即数构造器 9 private static Random r = new Random(10); 10 // 控制测试线程停止的原子变量 11 private static AtomicBoolean stop = new AtomicBoolean(false); 12 13 /*** 14 * 基类，供测试用 15 * 16 * @author [email protected] 17 * 18 */ 19 static abstract class Service { 20 // 操作的计数器 21 protected long count = 0; 22 23 // 添加一堆元素，并去一个元素 24 public abstract String addAndPick(List<String> elements); 25 26 // 取一个元素 27 public abstract String pickOne(); 28 29 /** 30 * 打印操作次数 31 */ 32 public void tell() { 33 System.out.println(this + " :\t" + count); 34 } 35 } 36 37 /*** 38 * 采用TreeSet的集合工具 39 * 40 * @author [email protected] 41 * 42 */ 43 static class SetService extends Service { 44 private TreeSet<String> set = new TreeSet<String>(); 45 46 @Override 47 public synchronized String addAndPick(List<String> elements) { 48 count++; 49 set.addAll(elements); 50 return set.pollFirst(); 51 } 52 53 @Override 54 public synchronized String pickOne() { 55 count++; 56 return set.pollFirst(); 57 } 58 59 } 60 61 /*** 62 * 采用LinkedList的队列工具 63 * 64 * @author [email protected] 65 * 66 */ 67 static class QueueService extends Service { 68 private Queue<String> queue = new LinkedList<String>(); 69 70 @Override 71 public synchronized String addAndPick(List<String> elements) { 72 count++; 73 queue.addAll(elements); 74 return queue.poll(); 75 } 76 77 @Override 78 public synchronized String pickOne() { 79 count++; 80 return queue.poll(); 81 } 82 } 83 84 /*** 85 * 测试类 86 * 87 * @author [email protected] 88 * 89 */ 90 static class Tester implements Runnable { 91 // 绑定要测试的工具对象 92 private Service service; 93 94 Tester(Service s) { 95 this.service = s; 96 } 97 98 @Override 99 public void run() { 100 while (stop.get() == false) { 101 List<String> elements = new ArrayList<String>(); 102 int len = r.nextInt(200) + 8; 103 for (int i = 0; i < len; i++) { 104 elements.add(String.valueOf(r.nextInt())); 105 } 106 service.addAndPick(elements); 107 for (int i = 0; i < 104; i++) 108 service.pickOne(); 109 } 110 } 111 } 112 113 /*** 114 * 多线程方式，测试一个插入、删除工具 115 * 116 * @param service 117 * @param time 118 * @param unit 119 * @throws InterruptedException 120 */ 121 private static void test(Service service, int time, TimeUnit unit) 122 throws InterruptedException { 123 ExecutorService execs = Executors.newCachedThreadPool(); 124 for (int i = 0; i < 20; i++) { 125 execs.execute(new Tester(service)); 126 } 127 execs.shutdown(); 128 unit.sleep(time); 129 stop.compareAndSet(false, true); 130 service.tell(); 131 } 132 133 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 134 Service setService = new SetService(); 135 test(setService, 5, TimeUnit.SECONDS); 136 stop.compareAndSet(true, false);// 重置终止条件 137 Service queueService = new QueueService(); 138 test(queueService, 5, TimeUnit.SECONDS); 139 } 140 }
输出的结果如下：
SetQueueTest$SetService@5e9de959 : 7149859
SetQueueTest$QueueService@11b343e0 : 24303408
测试结果让我感到吃惊，TreeSet的插入删除效率确实比LinkedList低，20个线程跑了10秒，使用队列，插入删除24303408次，使用集合，插入删除7149859次。它们之间差距并不大，队列只比集合快2~3倍。属于同一个数量级。于是我这个小型的爬虫应该放心的选择用Set作为unVistedUrls的实现。
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