让集合线程安全的几种靠谱方法

在 Java 开发中，线程安全问题总是让人头疼。回想自己刚入行时的经历，也曾因为忽视线程安全而吃过不少苦头。今天就来分享一些让集合线程安全的实践经验，希望能帮助大家少走弯路。

初入多线程的尝试

最初接触多线程时，我曾天真地认为，只要数据能被多个线程共享，就能提升效率。于是，我写了类似下面的代码：

List<String> list = new ArrayList<>();
// 多线程 add
executor.submit(() -> list.add("hello"));

然而，运行后却遇到了各种棘手的问题：空指针异常、并发修改异常，甚至数据丢失。这些"意外惊喜"让我深刻认识到，线程安全问题不容忽视。

踩坑的教训

在解决线程安全问题的过程中，我也走过不少弯路：

误以为 Vector 就是线程安全的，结果发现线程竞争严重，性能低下。
使用 Collections.synchronizedList 包装 ArrayList，虽然解决了部分问题，但遍历操作仍然不安全。
尝试 CopyOnWriteArrayList，却发现写操作时性能急剧下降。

下面是一个典型的遍历问题示例：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
for (String s : syncList) {
    // 多线程环境下，可能出现 ConcurrentModificationException
}

问题在于，synchronizedList 只对集合的增删改操作进行了同步，但遍历操作仍然需要额外的同步处理。

解决方案总结

经过一番探索和实践，我总结了几种常见的线程安全解决方案：

方案	优缺点分析	适用场景
`Vector`	同步机制简单，但性能较差	需要兼容旧代码时使用
`Collections.synchronizedXXX`	方法级别的同步，需手动处理遍历	小规模场景下的快速实现
`CopyOnWriteArrayList`	读多写少场景表现优异，写操作较慢	读多写少的业务场景
`ConcurrentHashMap`	性能优秀，支持高并发操作	大多数业务场景推荐使用

对于 Collections.synchronizedList 的遍历操作，正确的做法是手动加锁：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (syncList) {
    for (String s : syncList) {
        // 安全遍历
    }
}

此外，CopyOnWriteArrayList 在写操作较少的场景下表现尤为出色：

CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();
safeList.add("A");
safeList.forEach(item -> System.out.println(item));

实践中的几点建议

通过这些年的实践，我总结出以下几点经验：

别低估并发问题的复杂性，简单的同步机制往往无法解决问题。
选择合适的工具，根据业务场景选择最合适的集合类。
深入理解集合类的内部实现，这有助于更好地选择和使用它们。
优先使用 Java 并发包中的类，它们经过了严格的测试和优化。

总之，线程安全问题需要我们在设计阶段就给予足够的重视。选择合适的集合类，并正确使用同步机制，是保证代码健壮性的关键。希望这些经验能帮助大家在实际开发中少走弯路，写出更高效、更安全的代码。