Java 集合框架提供了兩代線程安全容器：早期的同步容器（Vector、Hashtable、Collections.synchronizedXxx）與 JDK 5+ 引入的並發容器（ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、SynchronousQueue 等）。本文深度對比兩代設計哲學，並重點剖析 ConcurrentHashMap 與 SynchronousQueue 核心實現。
| 維度 | 同步容器 | 並發容器 |
|---|---|---|
| 代表類 | Vector, Hashtable, SynchronizedList/Map/Set | ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, ConcurrentLinkedQueue, SynchronousQueue |
| 實現方式 | 方法級 synchronized，鎖住整個對象 | 細粒度鎖、CAS、複製於寫、無鎖算法 |
| 並發性能 | 所有操作串行，高競爭時嚴重爭用 | 支持高並發讀寫，吞吐量隨 CPU 核心線性擴展 |
| 復合操作 | 需額外客戶端加鎖（如「檢查後獲取」） | 內建原子復合操作（putIfAbsent、remove(key, value)） |
| 迭代器 | 快速失效，需加鎖遍歷 | 弱一致性迭代器，無需加鎖，遍歷時可見部分修改 |
| 擴展性 | 差 | 優 |
// 看似安全，實則有競態條件
public static Object getLast(Vector list) {
int idx = list.size() - 1; // 線程 A 讀到 size=10
return list.get(idx); // 線程 B 先 remove(9)，A 再 get(9) → IndexOutOfBounds
}
public static void deleteLast(Vector list) {
list.remove(list.size() - 1);
}
解決：客戶端加鎖 synchronized(list) { ... }，但破壞封裝、易死鎖。並發容器內建原子方法避免此問題。
get() 通過 volatile Node 數組 + final 域實現無鎖讀取。put()、remove() 僅鎖定目標段，16 段理論支持 16 線程並發寫入。刪除節點 C 時，不銷毀原鏈表，而是克隆前驅節點 A→B 組成新鏈表，C 及其後節點保持不變：
原鏈表：A → B → C → D → E 刪除 C 後：新鏈表 A' → B' → D → E (C 仍指向 D，舊讀線程繼續走 A→B→C→D…)
效果：
ConcurrentModificationException。putIfAbsent、computeIfAbsent、merge 等。isEmpty() 永遠 true，remainingCapacity() 永遠 0。put(e) 必須等待消費者 take() 到來，反之亦然——雙方會面即交換。iterator() 返回空，peek() 返回 null。| 模式 | 構造方式 | 底層結構 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 非公平（默認） | new SynchronousQueue() | LIFO 棧 + 非公平鎖 | 高吞吐，但可能導致線程飢餓 |
| 公平 | new SynchronousQueue(true) | FIFO 隊列 + 公平鎖 | 嚴格先來先服務，延遲略高 |
Executors.newCachedThreadPool()
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>()); // 任務直接移交給空閒線程，無隊列積壓
}
新任務到達 → 若有空閒線程直接移交執行 → 否則創建新線程 → 60s 空閒回收。適合大量短生命週期任務。
ConcurrentHashMap。CopyOnWriteArrayList/Set（寫入複製數組，讀無鎖）。SynchronousQueue。ArrayBlockingQueue（公平/非公平）、LinkedBlockingQueue（無界/有界）。DelayQueue、PriorityBlockingQueue。
