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Java 并发包有很大一部分内容都是关于并发容器的，因此学习和搞懂这部分的内容很有必要。
Java 1.5 之前提供的同步容器虽然也能保证线程安全，但是性能很差，而 Java 1.5 版本之后提供的并发容器在性能方面则做了很多优化，并且容器的类型也更加丰富了。下面我们就对比二者来学习这部分的内容。
同步容器及其注意事项
Java 中的容器主要可以分为四个大类，分别是 List、Map、Set 和 Queue，但并不是所有的 Java 容器都是线程安全的。例如，我们常用的 ArrayList、HashMap 就不是线程安全的。在介绍线程安全的容器之前，我们先思考这样一个问题：如何将非线程安全的容器变成线程安全的容器？
在前面 12 | 并发编程：如何用面向对象思想写好并发程序？我们讲过实现思路其实很简单，只要把非线程安全的容器封装在对象内部，然后控制好访问路径就可以了。
java.util包中的大部分容器都是非线程安全的，若要在多线程中使用容器，你可以使用Collections提供的包装函数：synchronizedXXX，将普通容器变成线程安全的容器。但该方法仅仅是简单地给容器使用同步，效率很低。
下面我们就以 ArrayList 为例，看看如何将它变成线程安全的。在下面的代码中，SafeArrayList 内部持有一个 ArrayList 的实例 c，所有访问 c 的方法我们都增加了 synchronized 关键字，需要注意的是我们还增加了一个 addIfNotExist() 方法，这个方法也是用 synchronized 来保证原子性的。
SafeArrayList<T>{//封装ArrayListList<T> c = new ArrayList<>();//控制访问路径synchronizedT get(int idx){return c.get(idx);}synchronizedvoid add(int idx, T t) {c.add(idx, t);}synchronizedboolean addIfNotExist(T t){if(!c.contains(t)) {c.add(t);return true;}return false;}}
同步容器
所有非线程安全的类，都可以用这种包装的方式来实现线程安全。
在 Collections 这个类中还提供了一套完备的包装类，比如下面的示例代码中，分别把 ArrayList、HashSet 和 HashMap 包装成了线程安全的 List、Set 和 Map。
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
注意事项
曾经多次强调，①组合操作需要注意竞态条件问题，例如上面提到的 addIfNotExist() 方法就包含组合操作。组合操作往往隐藏着竞态条件问题，即便每个操作都能保证原子性，也并不能保证组合操作的原子性，这个一定要注意。
在容器领域 ②一个容易被忽视的“坑”是用迭代器遍历容器，例如在下面的代码中，通过迭代器遍历容器 list，对每个元素调用 foo() 方法，这就存在并发问题，这些组合的操作不具备原子性。
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());Iterator i = list.iterator();while (i.hasNext())foo(i.next());
而正确做法是下面这样，锁住 list 之后再执行遍历操作。如果你查看 Collections 内部的包装类源码，你会发现包装类的公共方法锁的是对象的 this，其实就是我们这里的 list，所以锁住 list 绝对是线程安全的。
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());synchronized (list) {Iterator i = list.iterator();while (i.hasNext())foo(i.next());}
上面我们提到的这些经过包装后线程安全容器，都是基于 synchronized 这个同步关键字实现的，所以也被称为同步容器。Java 提供的同步容器还有 Vector、Stack 和 Hashtable，这三个容器不是基于包装类实现的，但同样是基于 synchronized 实现的，对这三个容器的遍历，同样要加锁保证互斥。
并发容器及其注意事项
虽然可以使用Collections提供的包装类将 普通的容器变成线程安全的。不过同步容器有个最大的问题，那就是性能差，所有方法都用 synchronized 来保证互斥，串行度太高了。
因此并发大师Doug Lea提供了java.util.concurrent包，提供高效的并发容器。并且为了保持与普通的容器的接口一致性，仍然使用util包的接口，从而易于使用、易于理解。
Java 在 JUC并发包提供了性能更高的容器，我们一般称为并发容器。
JUC并发容器，之所以性能高，是因为使用了CAS乐观锁。
并发容器
并发容器虽然数量非常多，但依然是前面我们提到的四大类：List、Map、Set 和 Queue，下面的并发容器关系图，基本上把我们经常用的容器都覆盖到了。
鉴于并发容器的数量太多，这里把关键点介绍一下。
（一）List
List 里面只有一个实现类就是 CopyOnWriteArrayList。CopyOnWrite，顾名思义就是写的时候会将共享变量新复制一份出来，这样做的好处是读操作完全无锁。
CopyOnWrite容器特性：
适用于读操作远远多于写操作，并且数据量较小的情况；
修改容器的代价是昂贵的，因此建议批量增加addAll、批量删除removeAll。
CopyOnWriteArrayList 内部维护了一个数组，成员变量 array 就指向这个内部数组，所有的读操作都是基于 array 进行的，如下图所示，迭代器 Iterator 遍历的就是 array 数组。
如果在遍历 array 的同时，还有一个写操作，例如增加元素，CopyOnWriteArrayList 是如何处理的呢？CopyOnWriteArrayList 会将 array 复制一份，然后在新复制处理的数组上执行增加元素的操作，执行完之后再将 array 指向这个新的数组。通过下图你可以看到，读写是可以并行的，遍历操作一直都是基于原 array 执行，而写操作则是基于新 array 进行。
使用 CopyOnWriteArrayList 需要注意的“坑”主要有两个方面。一个是应用场景，CopyOnWriteArrayList 仅适用于写操作非常少的场景，而且能够容忍读写的短暂不一致。例如上面的例子中，写入的新元素并不能立刻被遍历到。另一个需要注意的是，CopyOnWriteArrayList 迭代器是只读的，不支持增删改。因为迭代器遍历的仅仅是一个快照，而对快照进行增删改是没有意义的。
（二）Map
Map 接口的两个实现是 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap，它们从应用的角度来看，主要区别在于 ConcurrentHashMap 的 key 是无序的，而 ConcurrentSkipListMap 的 key 是有序的。所以如果你需要保证 key 的顺序，就只能使用 ConcurrentSkipListMap。
使用 ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap 需要注意的地方是，它们的 key 和 value 都不能为空，否则会抛出NullPointerException这个运行时异常。下面这个表格总结了 Map 相关的实现类对于 key 和 value 的要求，你可以对比学习。
ConcurrentSkipListMap 里面的 SkipList 本身就是一种数据结构，中文一般都翻译为“跳表”。
跳表是条有序的单链表，它的每个节点都有多个指向后继节点的引用。
它有多个层次，上层都是下层的子集，从而能跳过不必要的节点，提升搜索速度。它是典型的通过空间来换取时间。
跳表插入、删除、查询操作平均的时间复杂度是 O(log n)，理论上和并发线程数没有关系，所以在并发度非常高的情况下，若你对 ConcurrentHashMap 的性能还不满意，可以尝试一下 ConcurrentSkipListMap。
（三）Set
JUC包中Set接口的实现类：CopyOnWriteArraySet、ConcurrentSkipListSet。
CopyOnWriteArraySet是线程安全的Set，它内部包含了一个CopyOnWriteArrayList，因此本质上是由CopyOnWriteArrayList实现的。
ConcurrentSkipListSet相当于线程安全的TreeSet。它是有序的Set。它由ConcurrentSkipListMap实现。
（四）Queue
Java 并发包里面 Queue 这类并发容器是最复杂的，你可以从以下两个维度来分类。一个维度是阻塞与非阻塞，所谓阻塞指的是当队列已满时，入队操作阻塞；当队列已空时，出队操作阻塞。另一个维度是单端与双端，单端指的是只能队尾入队，队首出队；而双端指的是队首队尾皆可入队出队。Java 并发包里阻塞队列都用 Blocking 关键字标识，单端队列使用 Queue 标识，双端队列使用 Deque 标识。
这两个维度组合后，可以将 Queue 细分为四大类，分别是：
1.单端阻塞队列：其实现有 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue、PriorityBlockingQueue 和 DelayQueue。内部一般会持有一个队列，这个队列可以是数组（其实现是 ArrayBlockingQueue）也可以是链表（其实现是 LinkedBlockingQueue）；甚至还可以不持有队列（其实现是 SynchronousQueue），此时生产者线程的入队操作必须等待消费者线程的出队操作。而 LinkedTransferQueue 融合 LinkedBlockingQueue 和 SynchronousQueue 的功能，性能比 LinkedBlockingQueue 更好；PriorityBlockingQueue 支持按照优先级出队；DelayQueue 支持延时出队。
2.双端阻塞队列：其实现是 LinkedBlockingDeque。
3.单端非阻塞队列：其实现是 ConcurrentLinkedQueue。
4.双端非阻塞队列：其实现是 ConcurrentLinkedDeque。
另外，使用队列时，需要格外注意队列是否支持有界（所谓有界指的是内部的队列是否有容量限制）。实际工作中，一般都不建议使用无界的队列，因为数据量大了之后很容易导致 OOM。上面我们提到的这些 Queue 中，只有 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 是支持有界的，所以在使用其他无界队列时，一定要充分考虑是否存在导致 OOM 的隐患。
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