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什么是Java中的同步容器与并发容器_Vector与ConcurrentHashMap对比

P粉602998670

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发布时间:2026-02-23 16:36:59

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来源于php中文网

原创

vector虽线程安全但性能差,仅适用于低并发场景;concurrenthashmap采用cas与细粒度锁,适合高并发读写,二者迭代器行为、扩容机制及适用场景截然不同。

什么是java中的同步容器与并发容器_vector与concurrenthashmap对比

Vector 是线程安全的,但别真拿来当并发容器用

Vector 的每个方法都加了 synchronized,看起来“天然线程安全”,实际是把所有操作串行化。哪怕只是读一个元素,也要锁住整个对象——高并发下吞吐量断崖式下跌,还容易引发线程争抢和上下文切换开销。

常见错误现象:ConcurrentModificationException 依然会出现(比如遍历时另一个线程调用 add()),因为迭代器不是 fail-safe 的;或者压测时 CPU 使用率低、QPS 却上不去,就是锁粒度太粗拖累了。

  • 只适合单线程或极低并发场景(比如初始化配置列表后不再修改)
  • 不要在 for-each 循环里修改 Vector,会触发 ConcurrentModificationException
  • 替代方案不是“换一个同步容器”,而是看是否真的需要同步——多数时候该用 ArrayList + 显式锁 / 不可变集合 / 或直接上 CopyOnWriteArrayList

ConcurrentHashMap 的线程安全是分段实现的,不是靠 synchronized

Java 8 之后 ConcurrentHashMap 已经不用分段锁(Segment),改用 CAS + synchronized 锁单个桶(Node),写操作只锁冲突的链表头或红黑树根节点,读操作完全无锁。这是它比 Vector 高效的根本原因。

使用场景:缓存、计数器、高频读+低频写的共享状态映射。但注意它不支持 contains() 这种全局扫描操作(已废弃),也不保证实时强一致性——比如 size() 可能返回估算值,isEmpty() 是可靠的。

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  • put()get() 是线程安全的,但复合操作如“先 get 再 put”不是原子的,得用 computeIfAbsent()merge()
  • 不能存 null key 或 value(会抛 NullPointerException),这点和 HashMap 一致
  • 迭代过程允许其他线程修改,所以遍历结果可能不反映某一时刻的快照,但不会抛异常

Vector 和 ConcurrentHashMap 的迭代器行为完全不同

Vector 的 iterator() 返回的是 fail-fast 迭代器,只要结构被修改(哪怕只是别的线程 add 一个元素),下次调用 next() 就抛 ConcurrentModificationException;而 ConcurrentHashMap 的迭代器是弱一致的(weakly consistent),不抛异常,也不保证看到所有更新,但能确保不漏掉正在遍历的节点。

这意味着:用 Vector 做共享列表并多线程遍历,基本等于给自己埋雷;而 ConcurrentHashMap 在遍历时被修改,程序不会崩,但业务逻辑得接受“看到的数据可能滞后”。

  • Vector 遍历出错时,有人会加 synchronized 块包住整个 for 循环——这反而让并发退化成串行
  • ConcurrentHashMap 中想“安全地遍历+处理”,应避免依赖顺序或总数,必要时用 mappingCount() 替代 size()
  • 如果业务要求遍历时绝对不可变,就别用它们,改用 ImmutableList 或复制一份再处理

别忽略初始化参数对 ConcurrentHashMap 性能的影响

ConcurrentHashMap 构造时传的 initialCapacity 不是桶数量,而是预估的键值对总数;内部会向上取整到最近的 2 的幂,再除以默认并发级别(Java 8 是 16)来算初始桶数。设得太小会导致频繁扩容(rehash),太大又浪费内存。

常见错误:直接写 new ConcurrentHashMap(),然后往里塞几万条数据——初期性能尚可,但一旦触发扩容,所有线程都要参与迁移,卡顿明显;或者按 HashMap 经验设 initialCapacity = 1000,结果实际分配了 2048 个桶,但并发写只集中在前几个,其余闲置。

  • 预估容量时,按「峰值并发写入量 × 平均每个桶承载条数(约 2–8)」来倒推
  • 如果写多读少且 key 分布不均,考虑重写 hashCode() 让散列更均匀
  • Java 9+ 支持 new ConcurrentHashMap(initialCapacity, loadFactor),但 loadFactor 仅影响扩容阈值,不影响并发度
Vector 和 ConcurrentHashMap 看似都是“线程安全的 Map/List”,但底层机制、适用边界、甚至错误表现都差得很远。最常被忽略的一点是:线程安全 ≠ 并发友好,更不等于业务逻辑自动正确——很多 bug 出在假设“用了并发容器就万事大吉”,结果在复合操作或迭代语义上栽了跟头。

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