Java中哪些集合類是線程安全的

在多線程環境下，使用常規的集合類可能會出現線程安全問題，如多個線程同時修改同一個集合，可能會導致數據不一致或者拋出異常。因此，Java提供了一些線程安全的集合類來避免這些問題。

一、ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是線程安全的HashMap實現，其內部採用分段鎖實現了高效的並發訪問。它與HashMap的區別不僅在於線程安全，而且在於效率上的提升，尤其是在並發訪問時。下面是一個示例代碼：

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); //輸出：value1

ConcurrentHashMap不僅可以支持並發讀寫，而且在擴容時可以保證其他線程都不會阻塞，具有非常高的並發性能。

二、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是Java提供的另外兩個線程安全的集合類。它們的內部實現也是通過對底層數組的“快照”進行讀寫操作，即先對原始數組進行複製，然後在新數組上執行寫操作，最後用新數組替換舊數組。下面是一個示例代碼：

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

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

使用CopyOnWriteArraySet時也是類似的，只是它的內部實現採用了CopyOnWriteArrayList。這兩個集合類適合於讀多寫少的場景，因為它們的寫操作是比較消耗性能的。

三、ConcurrentSkipListMap/ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet是Java提供的基於SkipList算法實現的線程安全的集合類。SkipList是一種基於鏈表的數據結構，可以快速地進行元素查找、插入和刪除操作，並且具有很好的並發性能。下面是一個示例代碼：

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); //輸出：value1

ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet具有與ConcurrentHashMap相同的並發性能，但是在一些場景下，它們可能比ConcurrentHashMap更適用，因為它們的數據是有序的。

四、Vector

Vector是Java提供的一個古老的線程安全集合，它使用synchronized關鍵字來保證線程安全。Vector的功能和ArrayList類似，但是由於它的線程安全特性，常被用作共享資源的數據結構。以下是Vector的一個示例：

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

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

雖然Vector在jdk1.0發布時就存在了，但是由於它的線程安全特性，直到現在仍然被廣泛使用。

五、BlockingQueue

BlockingQueue是一個阻塞隊列，它實現了生產者-消費者模式，可以用於解決多線程協調問題。BlockingQueue提供了put()和take()方法，支持阻塞線程等待和喚醒線程。以下是BlockingQueue的一個示例：

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

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

BlockingQueue的另外一個優點是，它可以支持公平或非公平的鎖競爭方式，以及一些合適的等待策略，比如隊列空或者隊列滿時等待或者拋出異常。這使得它能夠適應不同的線程協調場景。