23. 如何使用Collections.synchronizedList()方法来创建线程安全的集合？有哪些注意事项？

PangHu大约 3 分钟

Collections.synchronizedList() 方法用于将一个普通的 List 包装成线程安全的 List。通过这个方法生成的 List，所有的访问和修改操作都会被自动加锁，从而确保在多线程环境下对集合的并发访问是安全的。

如何使用 `Collections.synchronizedList()` 创建线程安全的集合

以下是使用 Collections.synchronizedList() 创建线程安全 List 的基本方法：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class SynchronizedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);

        // 现在 synchronizedList 是线程安全的，可以在多线程环境下安全使用
        synchronizedList.add("A");
        synchronizedList.add("B");
    }
}

在这个示例中，我们首先创建了一个普通的 ArrayList，然后使用 Collections.synchronizedList() 方法将其包装成线程安全的 List。

注意事项

虽然 Collections.synchronizedList() 提供了线程安全性，但在使用时仍然需要注意以下几点：

1. 外部同步（External Synchronization）

尽管 Collections.synchronizedList() 确保了对单个方法调用的线程安全性，但在某些复合操作中（如遍历集合），仍然需要进行外部同步，以确保线程安全。复合操作是指多个操作组成的逻辑单元，如遍历集合和修改集合的操作结合在一起时。

例如，在迭代 synchronizedList 时，如果在迭代的同时进行修改（如添加或删除元素），必须在外部同步块中进行：

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

// 外部同步块
synchronized (synchronizedList) {
    Iterator<String> iterator = synchronizedList.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }
}

在这个示例中，整个遍历操作都被放在一个同步块（synchronized block）中，以确保在遍历期间其他线程不会修改列表，从而避免出现并发修改问题。

2. 性能开销

使用 Collections.synchronizedList() 会在所有的访问和修改操作上加锁，虽然这确保了线程安全性，但也会带来性能开销。尤其是在高并发环境下，多个线程竞争同一个锁会导致锁竞争，从而降低性能。

如果在实际应用中存在大量并发读操作，而写操作较少，可以考虑使用其他并发集合类，如 CopyOnWriteArrayList，它在写操作时会创建副本，避免了大部分读操作的锁竞争问题。

3. 使用并发集合替代

对于高并发场景，Collections.synchronizedList() 可能不是最佳选择。Java 提供了更高级的并发集合，如 CopyOnWriteArrayList 和 ConcurrentHashMap，这些类提供了更细粒度的锁和更高效的并发处理机制，通常在高并发场景下表现更好。

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class CopyOnWriteArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> concurrentList = new CopyOnWriteArrayList<>();

        concurrentList.add("A");
        concurrentList.add("B");
        concurrentList.add("C");

        for (String s : concurrentList) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

CopyOnWriteArrayList 是在写操作时创建集合的副本，而读操作可以无锁进行，因此在读多写少的场景中具有较好的性能。

总结

Collections.synchronizedList() 的使用：该方法可以将一个普通的 List 转换为线程安全的 List，适合在简单的多线程环境下使用。
外部同步：对于复合操作，如遍历，仍然需要手动进行同步以确保线程安全。
性能考虑：由于同步带来的锁竞争，在高并发场景下，可能会导致性能下降。
并发集合替代：在高并发场景下，考虑使用 CopyOnWriteArrayList 等更高效的并发集合类，以提高性能。

在多线程环境下，选择合适的集合类型和同步机制至关重要，这取决于应用的具体需求和并发程度。