java - Java 中用于蜂窝自动化的线程安全高性能矩阵式容器？

Question

我正在做一个元胞自动机，我将其作为类的实例运行，并为其提供了特定的线程。对于新功能，即在模拟进行时通过鼠标输入添加活细胞，我必须从主线程访问执行模拟的类实例，以修改我的 Draw 类使用的名为 2D 容器的 ArrayList>“world”作画作为引用。

但是 ArrayList 不是线程安全的，我收到错误。此时我的单元格“世界”只有 50x50，但我想将其大小扩展到 10000^2 甚至更大。 (我会在那个数量级使用四叉树)

所以我的问题是，我应该使用什么样的容器，既是线程安全的，不会占用更高数量级的所有系统资源，又与四叉树概念“兼容”。

我对多线程了解不多，如果打扰这样的重量级线程，我是否应该放弃这个想法，或者我可以在评估用户输入期间暂停线程吗？(实际上我尝试过，我让线程 hibernate 并同时尝试访问实例，但没有成功。)

我检查了一些线程安全容器，它们的性能取决于我是否只是迭代它们或编辑它们的属性等。有太多的事情需要考虑，如果有人能告诉我该选择什么方向，我真的很感激，安德鲁。

Answer 1

您可以使用类似于 double buffering 的概念。因此，有两个不同的平面，我们将它们称为A和B。每个平面代表整个细胞“世界”。 UI线程能够在屏幕上绘制一个平面。

在第一次迭代中，平面 B 通过读取平面 A 进行更新。由于平面A只能读取而不能写入，而平面B只能写入而不能读取，因此可以在没有任何锁的情况下多线程完成此操作。只需将平面分成几个部分并将每个部分分配给不同的线程即可。这可以通过使用fork/join framework动态完成。 .

完成第一次迭代后，将平面 B 移交给 UI 线程。同时，您可以开始下一次迭代，现在从平面 B 读取到平面 A。同样，这可以并行完成。

一般来说，请遵循以下规则:

• 在每次迭代中，一个平面是只读的，另一个平面是只写的
• UI线程始终引用只读平面进行重绘。
• 单元格更新线程具有单独的、不重叠的读取和写入部分。
• 唯一的同步是在每次迭代结束时切换平面时。

Java 拥有出色的并发工具，例如 ForkJoinPool、Exchanger、CyclicBarrier 等。

只写平面可以维护一个或多个脏区域，这样UI线程就不必一直更新整个UI。但要聪明一点 - 脏区域可能是瓶颈，因为所有线程都必须在其上同步!