Java中哪些集合类是线程安全的

在多线程环境下，使用常规的集合类可能会出现线程安全问题，如多个线程同时修改同一个集合，可能会导致数据不一致或者抛出异常。因此，Java提供了一些线程安全的集合类来避免这些问题。

一、ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现，其内部采用分段锁实现了高效的并发访问。它与HashMap的区别不仅在于线程安全，而且在于效率上的提升，尤其是在并发访问时。下面是一个示例代码：

ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key1", "value1");
map.put("key2", "value2");
map.put("key3", "value3");

String value = map.get("key1");
System.out.println(value); //输出：value1

  

ConcurrentHashMap不仅可以支持并发读写，而且在扩容时可以保证其他线程都不会阻塞，具有非常高的并发性能。

二、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是Java提供的另外两个线程安全的集合类。它们的内部实现也是通过对底层数组的“快照”进行读写操作，即先对原始数组进行复制，然后在新数组上执行写操作，最后用新数组替换旧数组。下面是一个示例代码：

CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("value1");
list.add("value2");
list.add("value3");

String value = list.get(0);
System.out.println(value); //输出：value1

  

使用CopyOnWriteArraySet时也是类似的，只是它的内部实现采用了CopyOnWriteArrayList。这两个集合类适合于读多写少的场景，因为它们的写操作是比较消耗性能的。

三、ConcurrentSkipListMap/ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet是Java提供的基于SkipList算法实现的线程安全的集合类。SkipList是一种基于链表的数据结构，可以快速地进行元素查找、插入和删除操作，并且具有很好的并发性能。下面是一个示例代码：

ConcurrentSkipListMap map = new ConcurrentSkipListMap<>();
map.put("key1", "value1");
map.put("key2", "value2");
map.put("key3", "value3");

String value = map.get("key1");
System.out.println(value); //输出：value1

  

ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet具有与ConcurrentHashMap相同的并发性能，但是在一些场景下，它们可能比ConcurrentHashMap更适用，因为它们的数据是有序的。

四、Vector

Vector是Java提供的一个古老的线程安全集合，它使用synchronized关键字来保证线程安全。Vector的功能和ArrayList类似，但是由于它的线程安全特性，常被用作共享资源的数据结构。以下是Vector的一个示例：

Vector vector = new Vector<>();
vector.add("value1");
vector.add("value2");
vector.add("value3");

String value = vector.get(0);
System.out.println(value); //输出：value1

  

虽然Vector在jdk1.0发布时就存在了，但是由于它的线程安全特性，直到现在仍然被广泛使用。

五、BlockingQueue

BlockingQueue是一个阻塞队列，它实现了生产者-消费者模式，可以用于解决多线程协调问题。BlockingQueue提供了put()和take()方法，支持阻塞线程等待和唤醒线程。以下是BlockingQueue的一个示例：

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
queue.put("value1");
queue.put("value2");
queue.put("value3");

String value = queue.take();
System.out.println(value); //输出：value1

  

BlockingQueue的另外一个优点是，它可以支持公平或非公平的锁竞争方式，以及一些合适的等待策略，比如队列空或者队列满时等待或者抛出异常。这使得它能够适应不同的线程协调场景。