线程安全集合

线程安全集合：面试必考的高频知识点解析

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为什么需要线程安全集合？

在多线程环境下操作普通集合（如ArrayList、HashMap）会导致数据竞争和状态不一致。举个例子：当10个线程同时向一个ArrayList插入数据，极可能触发数组越界、元素丢失甚至死循环。这时候就需要线程安全集合来保证操作的原子性和可见性。

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常见的线程安全集合有哪些？

1. ConcurrentHashMap

面试高频题！和Hashtable的区别在于：

• Hashtable用synchronized锁整个表，效率低下
• ConcurrentHashMap采用分段锁（JDK7） 或 CAS+synchronized（JDK8），只锁单个桶
• 支持高并发读写，尤其适合缓存场景

2. CopyOnWriteArrayList

核心机制：写时复制

• 增删改操作时复制整个数组，在新数组操作
• 读操作无锁，直接读原数组
• 适用场景：读多写少（如监听器列表）

3. ConcurrentLinkedQueue

无锁队列的经典实现：

• 基于CAS原子操作
• 适合高并发场景下的任务调度

4. Collections.synchronizedList()

用包装器实现线程安全：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

本质是在所有方法上加synchronized，性能较差，不推荐高并发场景。

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如何选择合适的线程安全集合？

| 场景 | 推荐集合 | 原因 | |---------------------|-----------------------|--------------------------| | 高并发缓存 | ConcurrentHashMap | 分段锁/CAS优化写入性能 | | 读多写少的监听器列表| CopyOnWriteArrayList | 无锁读，写操作频率低 | | 任务队列 | ConcurrentLinkedQueue| CAS无锁，避免线程阻塞 | | 简单的同步需求 | Collections同步包装类 | 快速实现但性能一般 |

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面试避坑指南

1. 不要混淆并发集合类型
   比如把ConcurrentHashMap说成和Hashtable实现一样，直接暴露知识盲区。

2. 明确版本差异
   JDK7的ConcurrentHashMap用分段锁，JDK8升级为CAS+Sync锁桶头节点，效率更高。

3. 警惕伪线程安全
   即使使用线程安全集合，组合操作仍需要额外同步：

   // 错误示例！判断和修改非原子操作
   if (!concurrentMap.containsKey(key)) {
       concurrentMap.put(key, value);
   }
   

   正确做法用putIfAbsent()原子方法。

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提升面试通过率的技巧

1. 结合场景说原理
   被问到“如何保证集合线程安全”时，先区分场景：
   “如果是全局配置信息这种读多写少的场景，我会选CopyOnWriteArrayList；如果是商品库存这种高频更新场景，首选ConcurrentHashMap的分段锁机制...”

2. 主动对比方案优劣
   举例：
   “Collections.synchronizedMap()虽然能快速实现同步，但锁粒度大，并发超过500时性能明显低于ConcurrentHashMap，我们线上压测过这个数据...”

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高频面试真题速记

1. ConcurrentHashMap在JDK7和JDK8的实现差异？

   • JDK7：分段锁（Segment继承ReentrantLock）
   • JDK8：数组+链表/红黑树，用CAS+synchronized锁桶头节点

2. CopyOnWriteArrayList的迭代器会报ConcurrentModificationException吗？
   不会！因为迭代器持有旧数组的引用，即使有新写入数据也不会影响当前迭代。

3. ConcurrentHashMap为什么不能存null值？
   避免二义性：开发者无法区分"key不存在"和"key对应的value为null"两种情况。

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掌握这些线程安全集合的实现逻辑和适用场景，面试官至少会给你加10分！在实际开发中，选择正确的并发容器往往比加锁更能提升系统性能。如果觉得本文有用，欢迎分享给正在备战面试的朋友～