线程安全的集合类-程序员宅基地
技术标签： jvm java JavaEE 多线程 开发语言
Java中提供了许多集合类，其中有的是线程安全的，有的是线程不安全的。线程安全的集合类有：
1. Vector：Vector类实现了一个动态数组，与ArrayList相似，但Vector是同步访问的
2. Stack：Stack是Vector的一个子类，实现了一个“后进先出”的栈
3. Hashtable：Hashtable是一个散列表，与HashMap类似
Hashtable在关键方法上加上了synchronized，相当于对this加锁（整张表都加上锁），则Hashtable只有一把锁，即使是修改或读取不同链表上的元素，也会触发锁冲突
通过上图我们可以发现：读取数据时不涉及到线程安全问题，修改两个不同链表上的元素时，也不会涉及线程安全问题，而当修改的是同一链表上的元素时，则可能会涉及到线程安全问题。
因此，针对读取操作，无需加锁，不同链表的操作，也无需加锁，而当针对同一链表操作时，需要加锁，此时，我们可以考虑使用ConcurrentHashMap
4. ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap能够做到读数据不加锁，且在进行写操作时锁的粒度更小，可以允许多个修改操作并发进行，Java 1.7及其之前，ConcurrentHashMap是通过“分段锁”来实现的，即给若干链表分配一把锁，然而这种方法需要引入额外的空间开销，且实现更复杂
因此，从Java 8 开始，就变成了每个链表一把锁了
此时，若不是操作同一个链表的锁，就不会发生锁冲突
然而此种方法是否需要更多的空间？
不会产生更多的空间代价。Java中任意一个对象都可以直接作为锁对象。哈希表中本就需要有数组，数组的元素都是已经存在的（每个链表的头节点），此时，只需使用链表的头节点（数组元素）作为锁对象即可
且ConcurrentHashMap针对扩容也进行了优化。
Hashtable一旦触发扩容，就由该线程完成整个扩容操作，此时可能会涉及到大量的元素拷贝，因此效率会较低，耗时较长
而ConcurrentHashMap则是采用“化整为零”的方法，即当发现需要扩容时，创建一个新的数组，同时搬运几个元素过去，后续每次线程操作ConcurrentHashMap时，都会搬运元素，每次操作搬运一部分元素。在此扩容期间，新旧数组同时存在。当搬运完最后一个元素时，再把旧数组删掉。在此期间内，插入数据只会向新数组中插入，而查找需要同时查询新数组和旧数组
5. synchronizedList：synchronizedList是标准库中提供的一个基于sychronized进行线程同步的list。synchronizedList的关键操作上都带有synchronized
6. CopyOnWriteArrayList：CopyOnWrite即写时拷贝，当读取顺序表时，此时无线程安全问题，而当有线程要修改其中的值时，就会将list复制一份，修改新表中的内容，并修改引用的指向（操作是原子的，无需加锁）
然而因此此种操作需要进行复制，因此修改操作不能太频繁且表也不应太大
除此之外，也可以根据需求，使用synchronized或ReentrantLock自己实现线程安全的ArrayList
7. BlockingQueue（阻塞队列）：
ArrayBlockingQueue：基于数组实现的阻塞队列
LinkedBlockingQueue：基于链表实现的阻塞队列
PriorityBlockingQueue：基于堆实现的带有优先级的阻塞队列
...
虽然以上这些类都是线程安全的，但也不一定能够满足我们多线程操作的需求，因此我们需要根据实际情况选择使用或自己加以实现
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