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在Java中如何实现并发集合_Java并发集合框架使用解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-24 13:42:11

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来源于php中文网

原创

concurrenthashmap 不可用 hashmap 替代,因其在多线程下扩容会导致死循环(jdk7)或数据丢失(jdk8+),而 concurrenthashmap 通过分段锁或 cas+synchronized 保证线程安全,读操作无锁。

在java中如何实现并发集合_java并发集合框架使用解析

ConcurrentHashMap 为什么不能直接用 HashMap 替代

因为 HashMap 在多线程环境下会因扩容导致死循环(JDK 7)或数据丢失(JDK 8+),而 ConcurrentHashMap 通过分段锁(JDK 7)或 CAS + synchronized(JDK 8)保证线程安全,且读操作完全无锁。

常见误用:ConcurrentHashMapsize() 返回的是估算值,高并发下可能不准;如需精确计数,应改用 LongAdder 或手动加锁统计。

  • 不要用 concurrentMap.put(key, value) 后立刻调用 concurrentMap.size() 做条件判断
  • computeIfAbsent() 是线程安全的,适合缓存初始化场景;但注意其内部 lambda 不应有副作用或阻塞操作
  • JDK 8+ 中,ConcurrentHashMap 不再继承 AbstractMap,所以不能直接传给期望 Map 但内部调用了 entrySet().iterator() 并假设线程安全的旧代码

CopyOnWriteArrayList 适合哪些写少读多的场景

CopyOnWriteArrayList 每次写操作都复制整个数组,因此写性能差、内存开销大,但迭代器绝对安全——不会抛 ConcurrentModificationException,也不需要额外同步。

典型适用场景:监听器列表、配置项白名单、状态枚举集合等基本不变更的只读为主结构。

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  • 避免在 for-each 循环中调用 add()remove(),虽然不报错,但新元素不会被本轮遍历看到
  • 它的 get(int index) 是 O(1),但 contains(Object o) 是 O(n) 且每次都要遍历当前快照,大数据量时慎用
  • 不能用于实现“实时一致性”逻辑,比如两个线程分别读取 size() 和 get(0),中间可能已有其他线程修改过,二者看到的不是同一份快照

BlockingQueue 实现生产者-消费者时选哪个实现类

核心看吞吐量、公平性、是否需要容量限制和响应中断:

  • ArrayBlockingQueue:固定大小、基于数组、可选公平策略,适合资源明确受限的场景(如数据库连接池)
  • LinkedBlockingQueue:默认无界(Integer.MAX_VALUE),实际使用中建议显式指定容量,否则可能掩盖 OOM 风险;吞吐略高于 ArrayBlockingQueue
  • SynchronousQueue:不存储元素,每个 put() 必须等待配对的 take(),适合任务交接型线程池(如 Executors.newCachedThreadPool() 底层)
  • PriorityBlockingQueue:无界、支持优先级排序,但不保证公平性,且迭代器不按优先级顺序返回

注意:offer(e, timeout, unit)poll(timeout, unit) 会响应中断;而 put(e) / take() 在阻塞期间被中断会抛 InterruptedException,必须正确处理。

AtomicInteger 等原子类与 synchronized 的性能差异在哪

原子类本质是利用 CPU 提供的 CAS(Compare-And-Swap)指令实现无锁更新,在低竞争下性能显著优于 synchronized;但在高竞争下,CAS 失败重试可能导致大量 CPU 自旋,此时 synchronized 的挂起/唤醒机制反而更省资源。

另外,原子类只能保证单个变量的原子性,无法组合多个操作(比如“先读再写”且整体原子)——这时仍需 synchronizedReentrantLock

  • AtomicInteger.getAndIncrement() 返回旧值,incrementAndGet() 返回新值,别混淆语义
  • LongAdder 在高并发计数场景比 AtomicLong 更优,它通过分散热点(cell 分片)降低 CAS 冲突,但最终值需调用 sum() 获取,不是实时精确值
  • 所有原子类的字段必须声明为 volatile 才能保证可见性,但 JDK 已封装好,用户无需手动加 volatile

真正复杂的并发逻辑,比如跨多个集合的状态协同、条件等待、可中断等待,还是得回到 java.util.concurrent.locks 包里的工具,原子类和并发集合只是基石,不是银弹。

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