Java并发集合详解（从入门到精通：掌握线程安全的Java集合类）

为什么需要并发集合？

假设你在开发一个高并发的 Web 应用，多个用户同时访问并修改同一个数据结构。如果使用普通的 HashMap，可能会出现以下问题：

• 数据覆盖（一个线程写入的数据被另一个线程覆盖）
• 死循环（在扩容时链表成环）
• 读取到脏数据（未完成写入就被读取）

而 线程安全集合 通过内部锁机制、CAS（Compare-And-Swap）等技术，确保在多线程环境下操作的安全性和一致性。

常用并发集合类介绍

Java 并发包（java.util.concurrent）提供了多种并发集合，以下是几个最常用的：

1. ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 是 HashMap 的线程安全版本。它采用分段锁（JDK 7）或 CAS + synchronized（JDK 8+）实现高效并发读写。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;public class ConcurrentHashMapExample {    public static void main(String[] args) {        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();                // 多个线程安全地 put 和 get        map.put("apple", 10);        map.put("banana", 20);                System.out.println(map.get("apple")); // 输出: 10                // 使用 computeIfAbsent 安全地初始化值        map.computeIfAbsent("orange", k -> 30);        System.out.println(map.get("orange")); // 输出: 30    }}

2. CopyOnWriteArrayList

适用于读多写少的场景。每次写操作都会复制整个底层数组，因此写性能较差，但读操作完全无锁。

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class CopyOnWriteExample {    public static void main(String[] args) {        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();        list.add("Java");        list.add("Python");                // 安全地遍历，即使其他线程在修改        for (String lang : list) {            System.out.println(lang);        }    }}

3. BlockingQueue 接口及其实现

如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue，常用于生产者-消费者模式。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;public class BlockingQueueExample {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(3);                queue.put(1); // 阻塞直到有空间        queue.put(2);                System.out.println(queue.take()); // 阻塞直到有元素        System.out.println(queue.take());    }}

如何选择合适的并发集合？

选择并发集合时，需考虑以下因素：

• 读写比例：读多写少 → CopyOnWriteArrayList；读写均衡 → ConcurrentHashMap
• 是否需要阻塞操作：需要等待 → BlockingQueue
• 内存开销：CopyOnWriteArrayList 写时复制，内存占用高

总结

掌握 Java多线程编程 中的并发集合，是构建高性能、高可靠系统的基础。通过合理使用 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 等工具，你可以避免常见的线程安全问题，提升程序的稳定性和效率。

记住：不要在多线程环境中使用非线程安全的集合类，除非你手动加锁。而使用 Java 提供的并发集合，往往能获得更好的性能和更简洁的代码。

希望这篇关于 Java并发集合 的教程能帮助你轻松入门并发编程！