Java面试必备：Java线程安全的集合详解

Java并发面试题 - Java线程安全的集合有哪些？

一、线程安全集合概述

在Java多线程编程中，当多个线程同时访问和修改同一个集合时，可能会引发数据不一致的问题。为了解决这个问题，Java提供了多种线程安全的集合实现。

二、传统线程安全集合

1. Vector和Hashtable

Java早期提供的线程安全集合，通过synchronized关键字实现同步。

Vector vector = new Vector<>();

vector.add("item1");

vector.add("item2");

Hashtable hashtable = new Hashtable<>();

hashtable.put(1, "value1");

2. Collections工具类包装的集合

通过Collections.synchronizedXXX()方法可以将非线程安全集合包装成线程安全版本。

List syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

Map syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

Set syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

三、JUC并发集合

Java 5引入了java.util.concurrent包，提供了更高效的并发集合实现。

1. CopyOnWriteArrayList

写时复制的List实现，适合读多写少的场景。

CopyOnWriteArrayList cowList = new CopyOnWriteArrayList<>();

cowList.add("item1");

String item = cowList.get(0);

2. ConcurrentHashMap

高并发的HashMap实现，采用分段锁技术(Java 7)或CAS+synchronized(Java 8+)。

ConcurrentHashMap concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

concurrentMap.put(1, "value1");

String value = concurrentMap.get(1);

3. ConcurrentLinkedQueue

基于链接节点的无界线程安全队列，采用CAS实现。

ConcurrentLinkedQueue queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();

queue.offer("item1");

String item = queue.poll();

4. BlockingQueue接口实现

阻塞队列，常用于生产者-消费者模式。

BlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(10);

// 生产者

blockingQueue.put("item1");

// 消费者

String item = blockingQueue.take();

四、线程安全集合对比

集合类型实现方式适用场景特点Vector/Hashtable方法级synchronized遗留系统全表锁，性能差Collections.synchronizedXXX方法级synchronized简单同步需求包装器模式，性能一般CopyOnWriteArrayList写时复制读多写少读无锁，写复制开销大ConcurrentHashMap分段锁/CAS高并发Map并发度高，性能好ConcurrentLinkedQueueCAS高并发队列无锁，非阻塞BlockingQueue锁+条件变量生产者-消费者阻塞操作，容量控制五、选择建议

读多写少：考虑CopyOnWriteArrayList高并发Map：优先选择ConcurrentHashMap生产者-消费者：使用BlockingQueue实现类简单同步：可以使用Collections.synchronizedXXX包装避免使用：Vector和Hashtable(遗留类)

六、总结

Java提供了丰富的线程安全集合选择，从早期的synchronized集合到现代的并发集合，开发者应根据具体场景选择最合适的实现。理解各种线程安全集合的内部实现机制，有助于编写出更高效、更可靠的多线程程序。