Java中各种线程安全的 List的使用场景和区别

Java 并发编程中，提供了多种 线程安全的 List，每种适用于不同的场景。以下是常见的 并发 List 类及其特点：

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1. CopyOnWriteArrayList

• 适用场景：读多写少（如缓存、配置更新等）
• 底层原理：写操作时 复制整个数组，然后替换旧数组，保证读写不会冲突。
• 优点：
  • 读操作 无锁，性能高。
  • 迭代器 不会抛出 ConcurrentModificationException，即 弱一致性。
• 缺点：
  • 写操作昂贵（每次写都会复制整个数组）。
  • 适用于 小数据量，否则会影响性能。

示例：

List list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
System.out.println(list);

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2. Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())

• 适用场景：适合 并发场景但写入量不高。
• 底层原理：对 所有方法 都加了 synchronized，保证线程安全。
• 优点：
  • 兼容 传统 ArrayList 的使用方式。
  • 适用于 写入较少的场景。
• 缺点：
  • 锁粒度大，写入竞争激烈时会影响性能。
  • 迭代时需要手动加锁，避免 ConcurrentModificationException。

示例：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (list) {  // 迭代时手动加锁
    for (String s : list) {
        System.out.println(s);
    }
}

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3. ConcurrentLinkedQueue（推荐写多场景）

• 适用场景：写多读少（高并发队列、日志收集等）。
• 底层原理：无锁的 CAS（Compare-And-Swap） 方式操作链表节点。
• 优点：
  • 高并发写入性能好，不需要全局锁。
  • 无锁队列，性能比 synchronizedList 好。
• 缺点：
  • 不是严格的 List，而是 Queue，不能随机访问（只能按顺序遍历）。

示例：

Queue queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
queue.add("A");
queue.add("B");
System.out.println(queue.poll());  // A

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4. BlockingQueue（阻塞队列，适用于生产者-消费者模式）

• 适用场景：需要限流 或者 生产者-消费者 场景，如消息队列。
• 实现类：
  • LinkedBlockingQueue（基于链表，容量可选）
  • ArrayBlockingQueue（基于数组，固定大小）
  • PriorityBlockingQueue（支持优先级排序）
  • DelayQueue（支持延迟消费）
• 优点：
  • 支持容量限制，可以用 take() 阻塞线程，避免过载。
  • 适用于 线程池任务队列、消息队列等 场景。
• 缺点：
  • 需要 poll() 或 take() 取数据，不能像 List 那样随机访问。

示例：

BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>();
queue.put("A");  // 生产者
String item = queue.take();  // 消费者，若队列为空则阻塞

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5. ConcurrentSkipListMap（支持排序，适合有序并发集合）

• 适用场景：需要排序或者按 key 查询的并发场景。
• 底层原理：跳表（Skip List），比 TreeMap 适用于高并发。
• 优点：
  • 读写性能比 TreeMap 更适合高并发。
  • 有序存储，可以用 firstKey()、lastKey() 获取最小/最大值。
• 缺点：
  • 写入比 ConcurrentHashMap 慢，适合需要排序的场景。

示例：

ConcurrentSkipListMap map = new ConcurrentSkipListMap<>();
map.put(3, "C");
map.put(1, "A");
map.put(2, "B");
System.out.println(map.firstKey());  // 1

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6. ConcurrentHashMap + List（适合大数据量、分类存储）

• 适用场景：当数据量大，且需要按分类存储时。
• 实现方式：ConcurrentHashMap>，保证不同 key 并发访问时不会影响彼此。
• 优点：
  • 并发性能比 CopyOnWriteArrayList 好，且避免了 synchronizedList 的锁竞争。
  • 适用于大数据量存储，如按 key 进行分区。
• 缺点：
  • 需要手动管理 List 的同步。

示例：

ConcurrentHashMap> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.putIfAbsent("A", Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()));
map.get("A").add("Hello");
System.out.println(map.get("A"));

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区别

类型	适用场景	读写性能	备注
CopyOnWriteArrayList	读多写少	读快，写慢	适用于缓存、黑名单、白名单
Collections.synchronizedList	低并发写入	加锁读写	兼容 ArrayList
ConcurrentLinkedQueue	写多读少	无锁写，高性能	适用于日志收集、队列
BlockingQueue	生产者-消费者	支持限流	适用于任务队列
ConcurrentSkipListMap	有序存储	比 TreeMap 并发性能好	适用于排行榜、有序存储
ConcurrentHashMap + List	大数据量，分类存储	读写快，按 key 并发	适用于按 key 组织数据

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使用场景

• 如果数据量大，且写入频繁 → ConcurrentLinkedQueue
• 如果是缓存数据，读多写少 → CopyOnWriteArrayList
• 如果需要生产者-消费者模式 → BlockingQueue
• 如果需要存储有序数据 → ConcurrentSkipListMap
• 如果数据分类存储 → ConcurrentHashMap>

如果你的场景 写多、并发量大，推荐 ConcurrentLinkedQueue 或 ConcurrentHashMap 结合 List 的方式