Java多线程中常见并发容器有哪些_线程安全集合介绍

ConcurrentHashMap是高并发Map首选,采用CAS+synchronized锁单个节点,读无锁、写局部锁,键值不可为null,支持原子操作;CopyOnWriteArrayList适用于读多写少且需遍历安全的场景;ConcurrentLinkedQueue是无锁高性能队列,适合非阻塞生产者-消费者模型;Collections.synchronizedXxx和Vector/Hashtable因性能差、易误用而不推荐。

ConcurrentHashMap 是高并发 Map 的事实标准

绝大多数场景下,ConcurrentHashMap 应该是你替换 HashMap 的第一选择。它不是靠“整个 Map 加锁”来实现线程安全,JDK 8+ 后改用 CAS + synchronized 锁单个链表头或红黑树根节点,写操作冲突时才锁局部,读操作完全无锁。

  • 键和值都不能为 null(这点和 HashMap 不同,避免歧义)
  • 迭代器是「弱一致性」:遍历时不会抛 ConcurrentModificationException,但可能看不到某些刚写入的元素,也可能看到已删除的残留 —— 这是设计取舍,不是 bug
  • 原子方法直接可用:putIfAbsent()computeIfAbsent()merge(),无需额外同步
  • 别用 containsKey() + get() 组合判断再取值 —— 这不是原子操作,中间可能被其他线程修改;应改用 computeIfAbsent()

CopyOnWriteArrayList 适合读多写少且需遍历安全的列表

当你需要在遍历过程中允许其他线程增删元素(比如事件监听器列表),又不想手动加锁,CopyOnWriteArrayList 就是为此而生。

  • 每次 add()remove()set() 都会复制整个底层数组,写开销大,不适合高频修改
  • 读操作极快且无锁,get()size() 都是 O(1)
  • 迭代器基于创建时的数组快照,遍历时哪怕其他线程已修改集合,也不会影响当前遍历结果,也不会抛异常
  • 不适用于实时性要求高的写后即读场景 —— 新增元素对正在遍历的线程不可见

ConcurrentLinkedQueue 是无锁高性能队列的首选

如果你在做生产者-消费者模型,且不需要阻塞语义(比如不希望线程挂起等待),ConcurrentLinkedQueueLinkedBlockingQueue 更轻量、更高效。

  • 基于 CAS 实现,完全无锁,吞吐量高,适合大量短任务投递
  • 非阻塞:offer()poll() 都立即返回,失败也不抛异常(返回 nullfalse
  • 不支持 iterator.remove(),遍历时调用 remove() 可能导致未定义行为
  • 注意:它不保证强一致性 —— 多线程同时 size() 可能返回近似值(因为内部计数也是 CAS 更新,非原子快照)

别碰 Collections.synchronizedXxx,除非你清楚代价

Collections.synchronizedList(new ArrayList()) 看起来简单,但实际是个“半吊子安全”方案,容易误用出错。

  • 单个方法如 add()get() 是线程安全的,但组合操作(比如先 contains()add())仍需手动同步
  • 最常踩的坑是遍历:for (x : list) 本质是隐式调用 iterator(),而这个迭代器本身**不加锁**,必须显式 synchronized(list) { ... } 包裹整段循环
  • 性能差:所有操作都锁整个对象,高并发下严重串行化,远不如 ConcurrentHashMapCopyOnWriteArrayList
  • Vector / Hashtable 已被官方标记为遗留类,明确不推荐新代码使用

真正难的不是选哪个类,而是识别「读多写少」「需遍历中修改」「要阻塞等待」这些隐含条件。同一个业务里,监听器列表用 CopyOnWriteArrayList,计数统计用 ConcurrentHashMap,任务分发用 ConcurrentLinkedQueue,才是常态 —— 别指望一个容器通吃所有场景。