线程安全集合

线程安全集合用于多线程并发访问场景，分为同步包装类和并发集合类两大类。

线程安全集合分类

同步包装类

Collections.synchronizedXxx

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Set<String> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

注意：遍历同步集合需要手动加锁：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (syncList) {  // 遍历时必须加锁
    for (String s : syncList) {
        // 遍历逻辑
    }
}

Vector 和 Hashtable

Vector<String> vector = new Vector<>();       // 同步的 ArrayList
Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>(); // 同步的 HashMap

不建议使用：Vector 和 Hashtable 是遗留类，性能差，推荐使用并发集合替代。

ConcurrentHashMap

特点

• JDK 7：分段锁（Segment），16 个段独立锁
• JDK 8+：CAS + synchronized，更细粒度（桶级别）
• 读操作无锁，写操作只锁单个桶
• 性能远优于 Hashtable

使用示例

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

// 基本操作
map.put("key", 1);
map.get("key");
map.remove("key");

// 原子复合操作
map.putIfAbsent("key", 1);           //不存在才放入
map.computeIfAbsent("key", k -> 1);  // 不存在才计算放入
map.replace("key", 1, 2);            // 值为1才替换为2

注意：ConcurrentHashMap 不允许 null 键或 null 值。

CopyOnWriteArrayList

特点

• 写时复制：每次写操作复制整个数组
• 读操作无锁，性能极高
• 写操作开销大，适合读多写少

使用示例

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

// 读操作（无锁，快）
String s = list.get(0);

// 写操作（复制整个数组，慢）
list.add("newElement");
list.remove(0);
list.set(0, "updated");

适用场景

• 读多写少：如事件监听器列表、配置列表
• 遍历频繁：遍历不需要加锁
• 不适用：写操作频繁的场景

ConcurrentLinkedQueue

无界并发队列，基于 CAS 实现：

ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();

queue.offer("element");  // 入队
String e = queue.poll(); // 出队（空返回null）
String e = queue.peek(); // 查看队头（不移除）

BlockingQueue 阻塞队列

ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(100);

// 阻塞操作
queue.put("element");     // 队满阻塞
String e = queue.take();  // 队空阻塞

// 非阻塞操作（带超时）
queue.offer("element", 3, TimeUnit.SECONDS);  // 超时入队
String e = queue.poll(3, TimeUnit.SECONDS);   // 超时出队

要点总结

• 同步包装类：全表锁，性能低，遍历需手动加锁
• ConcurrentHashMap：分段锁/CAS，高并发性能好，推荐使用
• CopyOnWriteArrayList：写时复制，读无锁，适合读多写少
• ConcurrentLinkedQueue：无界并发队列，基于 CAS
• BlockingQueue：阻塞队列，适合生产者-消费者模式
• 选择原则：高并发用 ConcurrentHashMap，读多写少用 CopyOnWrite