Java中线程安全的集合浅析

JDK 1.5 之前

Vector、Hashtable

旧版本的集合主要有两个 Vector 和 Hashtable，在 java.util包下。
这两个类保证线程安全都是采用 synchronized修饰方法的方式。在1.5之前，效率不高，现在已基本弃用。

JDK 1.5 之后

jdk1.5之后，在 java.util.concurrent包下，新加入了几个高效的线程安全集合类。
常见的有：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentLinkedQueue、BlockingQueue、ConcurrentHashMap。

CopyOnWriteArrayList

线程安全的ArrayList，加强版的读写分离。
写加锁，读无锁，读写不阻塞，优于读写锁。
线程安全实现方式：写入时，先copy一个容器副本，再添加新元素，最后替换引用。是一种用空间换取线程安全的实现方式。
使用方式和一般的ArrayList一样。

CopyOnWriteArraySet

线程安全的set集合，底层是一个 CopyOnWriteArrayList。
与 CopyOnWriteArrayList 的不同是添加元素的 add() 方法使用的 CopyOnWriteArrayList 的 addIfAbsent() 方法实现。会遍历整个数组。如果元素已存在，则不添加，丢弃副本。

ConcurrentLinkedQueue

无界队列，元素个数无上限，可以一直添加。
没有使用锁的方式(无锁)，而是采用CAS算法(Compare And Switch ——比较交换算法)实现线程安全。

BlockingQueue

生产者消费者模式的最好实现。

其重要的两个实现类为：
ArrayBlockingQueue：数组实现，需要自定义元素上限。
LinkedBlockingQueue：链表实现，默认元素上限为 Integer.MAX_VALUE。

ConcurrentHashMap

jdk1.8之前：
采用分段锁设计的线程安全Map集合，初始容量默认为16段(Segment)。
不是对整个map加锁，而是对每个segment加锁，以提高效率。最理想的状态是16个对象分别存入16个segment，并发量为16。

jdk1.8开始：
采用CAS算法实现同步。
使用方式与HashMap无异。