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Java集合框架中的同步集合与并发编程

P粉602998670

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发布时间:2026-01-22 13:28:03

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来源于php中文网

原创

ConcurrentHashMap 更适合高并发场景,因其采用分段锁(JDK 7)或 CAS + synchronized(JDK 8+),仅锁定修改的桶且读操作无锁;而 Hashtable 所有方法用 synchronized 修饰,竞争全局锁。

java集合框架中的同步集合与并发编程

ConcurrentHashMap 为什么比 Hashtable 更适合高并发场景

因为 ConcurrentHashMap 不是简单地给整个表加锁,而是采用分段锁(JDK 7)或更轻量的 CAS + synchronized(JDK 8+)策略,只锁定发生修改的桶(bucket),读操作完全无锁。而 Hashtable 所有方法都用 synchronized 修饰,意味着每次 get()put() 都要竞争同一把全局锁。

实操建议:

  • 如果项目用 JDK 8+,ConcurrentHashMap 是默认首选;它支持 computeIfAbsent()merge() 等原子操作,避免手动同步
  • 不要用 ConcurrentHashMapsize() 做精确计数判断——它返回的是估算值,多线程下可能不一致;需要精确大小时改用 mappingCount()
  • ConcurrentHashMap 不允许 null 作为 key 或 value,否则抛 NullPointerException;而 HashMap 允许一个 null key

CopyOnWriteArrayList 在什么场景下真正有用

它适用于「读多写少」且遍历中可能被修改的场景,比如事件监听器列表、配置白名单缓存。每次写操作(add()remove())都会复制整个底层数组,所以写开销大,但迭代器永不抛 ConcurrentModificationException,也不需要额外同步。

常见误用现象:

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  • 在 for-each 循环里调用 remove() —— 实际删的是旧副本,当前迭代器仍指向原数组,逻辑出错
  • 把它当普通 ArrayList 用在高频增删场景,CPU 和内存压力陡增
  • 期望它保证「实时一致性」:写入后,正在遍历的旧迭代器看不到新元素,这是设计使然,不是 bug

使用 Collections.synchronizedList() 后为什么还会出现 ConcurrentModificationException

因为 Collections.synchronizedList(new ArrayList()) 只保证单个方法调用是线程安全的,不保证复合操作的原子性。例如 if (list.isEmpty()) list.add(x) 中,isEmpty()add() 之间可能被其他线程插入元素,导致逻辑错误;更严重的是,迭代时若没手动同步,仍会触发 ConcurrentModificationException

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正确写法必须显式加锁:

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
// 迭代必须手动同步
synchronized (list) {
    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

关键点:

  • synchronizedList 包装类只是“语法糖”,底层仍依赖用户控制临界区
  • 它无法防止迭代过程中的结构性修改(除非你始终用同步块包裹整个遍历)
  • 相比 CopyOnWriteArrayList,它更适合写操作较少、但需要强一致性读写的场景

BlockingQueue 如何配合线程池实现生产者-消费者解耦

典型组合是 ThreadPoolExecutor + ArrayBlockingQueueLinkedBlockingQueue。线程池的 workQueue 参数就是用来接住提交但暂未执行的任务,本质就是一个阻塞队列。

参数差异影响明显:

  • ArrayBlockingQueue 是有界队列,容量固定,能防止内存溢出,但任务提交超限时会触发线程池的拒绝策略(如 AbortPolicyRejectedExecutionException
  • LinkedBlockingQueue 默认无界(Integer.MAX_VALUE),看似“不会满”,但实际可能导致 OOM;设为有界更可控
  • 别直接用 PriorityBlockingQueue 当线程池队列——它不保证公平性,且任务执行顺序与优先级不总一致

容易忽略的一点:线程池的 corePoolSize 和队列容量共同决定资源水位。例如 corePoolSize=2、队列容量=10,意味着前 12 个任务不会创建新线程;第 13 个才可能触发扩容(取决于 maxPoolSize)。这个组合逻辑常被低估。

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