Java 並發進階：同步容器 vs 並發容器深度解析

同步容器：看似安全，實則暗藏隱患

創建方式

• 早期：Vector、Hashtable 直接實例化
• JDK 1.2+：Collections.synchronizedXxx() 靜態工廠方法包裝普通集合

核心缺陷：復合操作非原子

同步容器的每個單獨方法是線程安全的，但多方法組成的復合操作（如「先判斷大小再獲取最後元素」、「遍歷中修改」）並非原子，仍需外部加鎖。

實戰案例：Vector 索引越界

// 線程 A：獲取最後元素
public static Integer getLast(Vector list) {
    int lastIndex = list.size() - 1;  // ① 讀取大小
    if (lastIndex < 0) return null;
    return list.get(lastIndex);       // ② 獲取元素
}

// 線程 B：刪除並添加元素
public static void deleteAndAdd(Vector list) {
    int lastIndex = list.size() - 1;
    if (lastIndex < 0) return;
    list.remove(lastIndex);           // ③ 刪除導致大小變化
    list.add(3);
}

若 ① 執行後、② 執行前，線程 B 執行了 ③，導致容器縮小，② 時索引越界拋出 ArrayIndexOutOfBoundsException。

修正方案：客戶端加鎖

public static Integer getLast(Vector list) {
    synchronized (list) {  // 必須鎖住容器對象本身
        int lastIndex = list.size() - 1;
        if (lastIndex < 0) return null;
        return list.get(lastIndex);
    }
}

同理，for 循環遍歷時若其他線程修改容器，也會拋異常，需同步整個遍歷塊，但會嚴重降低並發性。

迭代器與快速失敗

同步容器迭代期間若被並發修改，拋出 ConcurrentModificationException（fail-fast）。解決途徑：

1. 遍歷期間鎖住容器（並發性差、易死鎖）
2. 克隆容器副本遍歷（CopyOnWriteArrayList），適合「讀多寫少」場景

注意：toString()、equals()、hashCode() 等隱式迭代操作同樣會觸發快速失敗。

並發容器：為高並發而生

同步容器「一把鎖鎖全局」嚴重限制吞吐量。JDK 5.0 引入並發容器，核心優勢：

• 分段鎖/無鎖算法：大幅降低鎖競爭
• 弱一致性迭代器：遍歷不拋 ConcurrentModificationException
• 豐富原子操作 API：如 putIfAbsent、replace 等

重點剖析：ConcurrentHashMap

其他常用並發容器

• CopyOnWriteArrayList/Set：寫時復制，遍歷極快，適合「讀多寫少、容忍短暫不一致」場景（如事件監聽器列表）
• ConcurrentSkipListMap/Set：跳表實現，有序並發映射/集合
• ConcurrentLinkedQueue：無鎖隊列，高吞吐生產消費

選型建議

總結

同步容器是「防禦性同步」，並發容器是「進攻性優化」。理解復合操作原子性、迭代器弱一致性、鎖粒度對吞吐的影響，是駕馭 Java 並發集合的關鍵。實戰中：優先選並發容器，避免客戶端加鎖，拥抱弱一致性。