線程安全遍歷 List 完全指南：Vector、CopyOnWriteArrayList、forEach 實戰對比

五種遍歷方式速覽

並發修改異常實驗

List list = new ArrayList<>();
list.add(0); list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4);

// 線程1 遍歷
new Thread(() -> {
    for (int item : list) {
        System.out.println("遍歷: " + item);
        Thread.sleep(1000);
    }
}).start();

// 線程2 刪除
new Thread(() -> {
    Thread.sleep(1000);
    list.remove(4);
    System.out.println("list.remove(4)");
}).start();

輸出：

遍歷: 0
遍歷: 1
list.remove(4)
Exception in thread "Thread-0" java.util.ConcurrentModificationException

原因：ArrayList 迭代器檢測 modCount 變化，拋出 ConcurrentModificationException（快速失敗機制）。

Vector：線程安全 ≠ 遍歷安全

Vector 方法級 synchronized 保護單操作，但無法鎖定整個遍歷過程。直接遍歷同樣拋出 ConcurrentModificationException。

手動加鎖方案

// 線程1
synchronized (list) {
    for (int item : list) { ... }
}

// 線程2
list.remove(4); // Vector.remove 內部 synchronized，會等待鎖釋放

輸出：遍歷完成後才執行 remove，安全但鎖住整個列表，並發度極低。

CopyOnWriteArrayList：讀寫分離利器

核心原理

• 寫操作（add/remove/set）複製底層數組，修改副本，最後 volatile 切換引用。
• 讀操作（遍歷、get）直接訪問當前數組快照，無需加鎖。
• 迭代器遍歷的是創建迭代器時的數組快照，不感知後續修改。

實驗驗證

List list = new CopyOnWriteArrayList<>();
// ... 初始化 0-4

// 線程1 遍歷
new Thread(() -> {
    for (int item : list) { ... }
}).start();

// 線程2 刪除
new Thread(() -> {
    Thread.sleep(1000);
    list.remove(4);
    System.out.println("list.remove(4)");
}).start();

輸出：

遍歷: 0
遍歷: 1
list.remove(4)
遍歷: 2
遍歷: 3
遍歷: 4

遍歷仍見到已刪除元素 4，因遍歷的是舊數組快照。最終一致性，適合「讀多寫少」場景。

List.forEach：內部迭代的線程安全性

Vector.forEach 源碼

public synchronized void forEach(Consumer action) { ... }

方法級 synchronized 鎖定整個遍歷過程，線程安全遍歷。

實驗驗證

List list = new Vector<>();
// ... 初始化

new Thread(() -> {
    list.forEach(item -> { ... }); // 內部加鎖
}).start();

new Thread(() -> {
    Thread.sleep(1000);
    list.remove(4);
}).start();

輸出：遍歷全部完成後執行 remove，安全且代碼簡潔。

選型決策表

最佳實踐總結

1. 拒絕索引 for 循環遍歷 LinkedList。
2. 單線程首選 forEach Lambda 或增強 for。
3. 多線程讀多寫少 → CopyOnWriteArrayList（接受遍歷見舊數據）。
4. 多線程強一致性 → Vector.forEach 或手動 synchronized(list) 包裹遍歷。
5. 高並發寫入場景重新評估數據結構選型。