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Java并发编程中线程安全集合怎么选_实际使用建议

P粉602998670

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发布时间:2026-01-22 10:33:45

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来源于php中文网

原创

ConcurrentHashMap 是高并发读写场景的默认首选,分段锁或CAS+synchronized实现高吞吐,读无锁、写低冲突;误用get()+put()会导致更新丢失,应使用computeIfAbsent()等原子方法。

java并发编程中线程安全集合怎么选_实际使用建议

ConcurrentHashMap 适合绝大多数高并发读写场景

除非明确需要有序遍历或强一致性,ConcurrentHashMap 是 Java 并发集合中最稳妥的默认选择。它把哈希表分段加锁(JDK 8+ 改为 CAS + synchronized 细粒度锁),读操作完全无锁,写操作冲突概率低,吞吐量远高于 HashtableCollections.synchronizedMap()

常见误用:用 ConcurrentHashMap 做计数器时直接调用 get() + put(),这会丢失更新。应改用 computeIfAbsent()merge()putIfAbsent() 等原子方法。

  • 高频写入 + 低频遍历 → 优先选 ConcurrentHashMap
  • 需要 key 有序?改用 ConcurrentSkipListMap,但注意它不保证插入顺序,只按 key 自然序
  • 如果只是偶尔写、大量读,且对弱一致性可接受,ConcurrentHashMap 的迭代器是弱一致的(不抛 ConcurrentModificationException,但可能看不到最新写入)

BlockingQueue 类型要按生产消费模型匹配

选错 BlockingQueue 实现会导致线程频繁阻塞、虚假唤醒或内存暴涨。核心看三点:是否需要容量限制、是否要求公平性、是否需响应中断。

ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue<>(1024, true); // 有界 + 公平
  • ArrayBlockingQueue:固定大小,构造时必须指定容量;公平模式下线程按等待顺序获取锁,但吞吐略低
  • LinkedBlockingQueue:默认无界(实际是 Integer.MAX_VALUE),容易掩盖背压问题,导致 OOM;显式传入容量才真正有界
  • SynchronousQueue:不存储元素,每个 put() 必须立刻配对 take(),适合手递手传递任务,不适合缓冲

CopyOnWriteArrayList 不适合写多场景

CopyOnWriteArrayList 的“写时复制”机制让它在读多写少、且遍历时不能出错的场景很香(比如监听器列表)。但每次写操作都要复制整个数组,时间 + 内存开销都大,写多时性能断崖式下跌。

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典型错误:把它当普通 ArrayList 用在循环中反复 add(),结果 CPU 和 GC 压力飙升。

  • 只在读操作远多于写操作(比如 1000:1)、且写操作不频繁(秒级以下)时考虑
  • 遍历中不需要同步,也不怕看到旧快照 —— 它的迭代器是快照式的,不会抛 ConcurrentModificationException
  • 永远不要用它存大对象(如 byte[]),复制成本太高

ThreadLocal 不是线程安全集合,别混用

ThreadLocal 常被误当作“线程安全的 Map”,但它本质是每个线程持有一份独立变量副本,不共享数据。它解决的是“避免参数层层传递”或“绑定线程上下文”,不是替代并发集合。

典型陷阱:用 ThreadLocal 存共享缓存,以为线程安全就万事大吉,结果缓存无法跨线程复用,还可能因线程池复用导致内存泄漏(没调 remove())。

  • 需要每个线程隔离状态(如数据库连接、用户上下文)→ 用 ThreadLocal
  • 需要多个线程协作访问同一份数据 → 回到 ConcurrentHashMapBlockingQueue 等真正共享的并发结构
  • ThreadLocalinitialValue() 只在首次 get() 时调用,不是每次 get 都新建

真正难的不是记住哪个类叫什么,而是判断“我的数据到底要不要跨线程共享”“读写比例大概多少”“能不能容忍弱一致性”。很多问题其实源于过早优化——先用 Collections.synchronizedXxx() 跑通逻辑,压测出瓶颈后再换并发集合,比一上来就套 ConcurrentHashMap 更可靠。

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