Java 并发集合

并发集合解决什么、不解决什么：ConcurrentHashMap、阻塞队列与写时复制结构的选型。

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[!info] related notes

所属 MOC：并发 · 标准库 · 学习路线

前置概念：集合框架 · 同步 · 线程池

后续概念：CompletableFuture · JMM

容易混淆：ConcurrentHashMap 的复合操作

Java 并发集合

这个概念为什么出现

普通 HashMap/ArrayList 不支持无同步的并发修改；安全发布后只读访问是不同场景。并发集合在特定操作上提供线程安全与更好伸缩，但并不自动保证多步业务不变量。

[!abstract] 一句话理解并发集合按各自 API 提供线程安全；并非每次批量调用都是整体原子操作。复合“先查后改”需原子方法（如 compute）或所有相关访问共同遵守的同步协议。

最小可运行示例

场景：多线程统计接口命中次数

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class HitCounter {
    private final ConcurrentHashMap<String, Integer> hits = new ConcurrentHashMap<>();

    void hit(String path) {
        hits.merge(path, 1, Integer::sum); // 原子复合更新
    }

    int get(String path) {
        return hits.getOrDefault(path, 0);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HitCounter c = new HitCounter();
        Thread t1 = new Thread(() -> { for (int i=0;i<1000;i++) c.hit("/a"); });
        Thread t2 = new Thread(() -> { for (int i=0;i<1000;i++) c.hit("/a"); });
        t1.start(); t2.start(); t1.join(); t2.join();
        System.out.println(c.get("/a"));
    }
}

建议运行：

javac HitCounter.java && java HitCounter

期望输出：

结合场景再看三个关注点

用 merge/compute 而不是 get+put。
ConcurrentHashMap 的迭代弱一致，不保证整个映射的快照；CopyOnWriteArrayList 的迭代器则固定于创建时的数组快照。\
BlockingQueue 适合作生产者-消费者通道。

核心概念与准确模型

1. ConcurrentHashMap

以每个键的原子操作与 API 可见性保证推理；分段/桶级同步是随 JDK 演进的实现细节。
compute/merge 的回调应短小，避免慢 I/O 或递归修改该映射；存入的可变对象不会自动变成线程安全。\
禁止 null 键值（与 HashMap 不同）

2. BlockingQueue

put/take 必要时等待；offer 返回是否入队，add 在有界队列满时抛异常；限时 offer 可实现有界等待。
接口本身没有通用 close，消费者退出需中断、结束标记或其他协议。\
线程池工作队列常用

3. CopyOnWriteArrayList

读多写少
写拷贝成本高；快照迭代器不支持 remove/set/add，也看不到创建后的修改。\

边界情况与反直觉行为

size/isEmpty 等只能作为并发变化中的观察，不应据此完成“检查后执行”的业务控制；putAll 等批量操作也未必整体原子。\
复合业务校验库存仍要领域层原子性/DB 约束。
并发集合 ≠ 免锁设计完成。

常见误区

[!warning] 常见误区：ConcurrentHashMap 包治百病它不替代事务与跨键不变量。

工程实践

优先原子复合 API。
队列设定容量实现背压。
读多写少结构先测量。
与数据库约束一起设计正确性。

本节总结

并发容器保单操作安全
复合操作要用原子 API
选型看读写模式

自测题

为什么 CHM 不支持 null？
BlockingQueue 如何形成背压？

参考答案

null 与“不存在”语义混淆，并发下更难解释。
满时 put 等待，offer 可返回 false 或限时等待；调用方必须实际阻塞、限流或处理拒绝，单有一个有界队列不会自动完成背压设计。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
ConcurrentHashMap	API	语义
BlockingQueue	API	阻塞队列