多线程：线程安全容器

多线程：线程安全容器

1.List

1.Vector

Vector线程安全：在写操作时，加上了synchronized关键字保证线程安全，在一些对线程安全要求较高，且写入操作相对较少，读取操作较多的场景下可以使用。

2.使用Collections.synchronizedList包装

Collections.synchronizedList是一个工具方法，它可以将一个普通的List包装成一个线程安全的列表。它内部也是通过同步机制来实现线程安全的，在调用List的方法时，会对整个列表进行同步操作。

3.CopyOnWriteArrayList

实现原理是在进行写入操作（如添加、修改、删除元素）时，会先复制一份当前的数组，然后在新的数组上进行操作，操作完成后再将新数组赋值给原数组。这样可以保证在写入操作时，不会影响到其他线程对原数组的读取操作，适用于读多写少的并发场景。

4.ConcurrentLinkedList

采用了乐观锁和 CAS（Compare and Swap）算法来实现高效的并发操作，不需要对整个列表进行加锁，从而提高了并发性能，比Vector和synchronizedList更高的性能，尤其是在插入和删除操作频繁的情况下。

总结

类型	Vector	Collections.synchronizedList	CopyOnWriteArrayList	ConcurrentLinkedList
线程安全机制	synchronized关键字	对整个列表同步	读写分离，复制数组	乐观锁和 CAS 算法
性能特点	写入操作开销大	可能存在性能问题	读操作性能高，写入开销大	高并发下性能好
适用场景	线程安全要求高，写入少读取多	已有List需在多线程中使用	读多写少的场景	高并发的插入和删除场景

2.Map

1.hashtable

通过synchronized关键字实现了对内部方法的同步访问，Hashtable不允许使用null作为键或值，否则会抛出NullPointerException，在一些对线程安全要求较高，且写入操作相对较少，读取操作较多的场景下可以使用。

2.使用Collections.synchronizedMap包装

可以将任何实现了Map接口的对象进行包装，使其变为线程安全的映射，具有较高的灵活性。

3.ConcurrentHashMap

JDK 8 及以后的版本中采用了 CAS 算法和Synchronized关键字来实现线程安全，适用于高并发的场景，尤其是在读写操作都比较频繁的情况下。

4.ConcurrentSkipListMap(跳表)

ConcurrentSkipListMap中的元素是按照键的自然顺序或指定的比较器进行排序的，在高并发环境下，插入、删除和查找操作的性能都比较稳定，不会出现像哈希表那样在扩容时可能导致的性能抖动，ConcurrentSkipListMap不允许使用null作为键，否则会抛出NullPointerException。

总结

类型	Hashtable	Collections.synchronizedMap	ConcurrentHashMap	ConcurrentSkipListMap
线程安全机制	synchronized关键字	对整个映射同步	分段锁（JDK 8 及以后采用 CAS 和Synchronized）	跳表数据结构和同步机制
性能特点	写入操作开销大	可能存在性能问题	高并发下读写性能好	高并发下性能稳定，有序遍历高效
键值是否允许为空	键和值都不允许为null	取决于原始映射	JDK 8 及以后允许值为null，键不允许	键不允许为null，值可以为null
适用场景	线程安全要求高，写入少读取多	已有Map需在多线程中使用	高并发的读写场景	需要有序存储和高并发访问的场景

3.Set

1.使用Collections.synchronizedSet包装

通过Collections.synchronizedSet方法对普通的Set进行包装，在内部对Set的所有操作都进行同步处理，确保在多线程环境下，同一时刻只有一个线程能够访问Set的方法，从而实现线程安全。

2.CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet内部基于CopyOnWriteArrayList实现。在进行写入操作（如添加、删除元素）时，它会首先复制一份当前的数组，然后在新的数组上进行操作，操作完成后再将原数组的引用指向新数组。读取操作则直接在原数组上进行，不需要加锁，从而实现了读写分离，保证了线程安全，适合于读多写少的场景。

3.ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListSet内部基于跳表数据结构实现。通过在不同层次上建立索引，使得查找、插入和删除操作都能在对数时间复杂度内完成，适用于在多线程环境中使用一个有序的、线程安全的Set，并且对并发性能有较高要求的场景。

总结

类型	Collections.synchronizedSet	CopyOnWriteArraySet	ConcurrentSkipListSet
实现原理	对普通Set包装，同步所有操作	基于CopyOnWriteArrayList，读写分离	基于跳表数据结构和同步机制
性能特点	并发度高时性能开销大	读多写少场景性能好	高并发下性能稳定，有序操作高效
数据一致性	强一致性	最终一致性	强一致性
内存开销	无额外开销	写入可能产生较大内存开销	相对较小
是否有序	取决于原始Set	否	是
适用场景	将现有Set用于多线程，性能要求不高	读多写少，允许最终一致性	多线程下需要有序且高性能的Set