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如何使用Java的Collections.synchronizedList同步集合_线程安全封装

P粉602998670

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发布时间:2026-02-26 09:02:48

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来源于php中文网

原创

collections.synchronizedlist仅对单个方法加锁,复合操作如“size()后get(0)”仍线程不安全,易抛indexoutofboundsexception;迭代必须显式同步,否则可能concurrentmodificationexception;适合单次无状态操作,非原子逻辑应选copyonwritearraylist或reentrantlock等替代方案。

如何使用java的collections.synchronizedlist同步集合_线程安全封装

为什么 Collections.synchronizedList 不能直接当线程安全列表用

它只是给底层 List 的每个方法加了 synchronized,但**复合操作依然不安全**。比如先 size()get(0),中间可能被其他线程删掉元素,直接抛 IndexOutOfBoundsException

常见错误现象:ConcurrentModificationException 不常出现(因为没用迭代器),但逻辑错乱很隐蔽——比如“检查非空后取首元素”失败、“遍历中删除”漏处理。

  • 使用场景:仅适合单次调用、无状态依赖的操作,如 add()get(i)(且 i 确保有效)
  • 不要用于需要原子性保证的逻辑,例如 “如果列表为空则添加默认项”
  • 底层锁是 this,即 list 实例本身;多个线程若持有不同 synchronizedList 包装同一底层数组,仍会出问题

替代方案选哪个:CopyOnWriteArrayList 还是 synchronizedList

CopyOnWriteArrayList 适合读多写少、迭代频繁的场景;Collections.synchronizedList 适合写稍多、但不需要复合操作原子性的简单封装。

性能差异明显:CopyOnWriteArrayList 每次写都复制数组,写操作 O(n),内存开销大;synchronizedList 写是 O(1),但所有方法串行执行,高并发下吞吐低。

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  • 迭代时: CopyOnWriteArrayList 迭代器不抛 ConcurrentModificationException,且看到的是快照;synchronizedList 的迭代器必须手动同步,否则可能报错
  • 兼容性:两者都实现 List 接口,但 CopyOnWriteArrayList 不支持 set(null) 等部分操作(会 NPE),而 synchronizedList 行为和原 list 一致
  • 别混用:不要把 CopyOnWriteArrayList 传给 Collections.synchronizedList——锁冗余,还可能掩盖问题

怎么正确用 synchronizedList 避免迭代出错

它的迭代器不是线程安全的,必须显式同步外部容器,否则在多线程遍历时大概率触发 ConcurrentModificationException 或跳过/重复元素。

实操建议:

  • 迭代前必须用原始包装对象加锁:synchronized (list) { for (Object o : list) { ... } }
  • 不要用增强 for 循环却不加锁——那等于裸奔
  • 如果要用 Iterator,也要在同步块内获取:Iterator it = list.iterator();,且后续 next()/hasNext() 都在同一个同步块里
  • 注意:锁对象是 list 实例,不是 list.iterator() 返回的对象

什么时候该放弃封装,直接上 ReentrantLockConcurrentLinkedQueue

当你发现要反复写 synchronized (list) { ... },或者需要条件等待(如“等列表非空再取”)、批量操作原子性(如“移除所有匹配项”),说明 synchronizedList 的粒度太粗,已经不适合了。

更合适的选择:

  • 需要精确控制锁范围或尝试获取锁:用 ReentrantLock + 普通 ArrayList
  • 只做生产/消费类操作(add/take/poll):优先考虑 ConcurrentLinkedQueueBlockingQueue 实现
  • 需要 map-keyed 并发访问:直接用 ConcurrentHashMap,别试图用 synchronizedList 存 key-value 对
  • 别为了“看起来线程安全”而套两层:比如 Collections.synchronizedList(new CopyOnWriteArrayList()) —— 锁冲突且无意义

真正难的不是加锁,而是判断哪些操作必须原子、哪些可以松耦合。一旦开始补 synchronized 块,就该重新评估数据结构选型了。

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