Java线程安全的集合类：Map、List、Set

老古董（低效，不建议用）：

原理是所有操作都加同步块

// Vector
Vector<String> vector = new Vector<String>();

// Hashtable
Hashtable<Integer, String> hashtable = new Hashtable<Integer, String>();

 

老古董2.0版（换汤不换药）：

原理还是所有操作都加同步块

List：Collections.synchronizedList

Set：Collections.synchronizedSet

Map：Collections.synchronizedMap

这三个使用方式完全一致，以下只演示List：

// 创建一个线程不安全的ArrayList
List<String> list = new ArrayList<>();
// 将ArrayList转换为线程安全的List
List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);

// 操作List可以直接调用
// 每个方法内部都有 synchronized (this){ ... } 从而保证了每个操作的原子性
synchronizedList.add("Hello");
synchronizedList.add(" World");

// 由于每个方法只保证自己的原子性
// 如果要进行组合操作，则需要加同步块，才能确保不被其他线程干扰。
synchronized (synchronizedList) {
    if("Hello".equals(synchronizedList.get(0))){
        synchronizedList.add(synchronizedList.get(0) + synchronizedList.get(1));
    }
}

// 对List进行遍历操作，也需要加同步块
synchronized (synchronizedList) {
    for (String element : synchronizedList) {
        System.out.println(element);
    }
}

 

高效3.0：

// 原理：写时复制，每次修改操作先复制出一份新数组，在新数组上做修改，完成后把指针指向新数组。
// 修改操作加互斥锁，读操作无锁
// 线程不安全：普通for遍历
// 线程安全：增强for和forEach，但是遍历的是快照，无法感知到元素的修改，不保证实时可见性。
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

// 底层使用了CopyOnWriteArrayList，Put操作调用了：addIfAbsent（）保证元素不重复。
CopyOnWriteArraySet<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();

// 基于跳表（Skip List）数据结构实现，由于不需要写时复制，写入效率比ArraySet高，读取效率比ArraySet低。
ConcurrentSkipListSet<Integer> set = new ConcurrentSkipListSet<>();

// ConcurrentHashMap 使用分段锁（Segment Locking）或者锁分离技术来减少锁的竞争，从而提高并发性能。
// 在 JDK 1.8 之前，ConcurrentHashMap 由多个 Segment 组成，每个 Segment 包含一个小的 HashMap，锁是针对Segment的。
// 从 JDK 1.8 开始，ConcurrentHashMap 使用了 CAS 操作和 synchronized 来实现并发控制，不再使用分段锁。
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();