使用 JDK 的同步容器时，应该避免那些坑

本文分享自华为云社区《【高并发】亿级流量高并发秒杀系统商品“超卖”了，只因使用的JDK同步容器中存在这两个巨大的坑！！（踩坑实录)》，作者：冰 河。

同步容器与并发容器

在 JDK 中，总体上可以将容器分为同步容器和并发容器。

同步容器一般指的是 JDK1.5 版本之前的线程安全的容器，同步容器有个最大的问题，就是性能差，容器中的所有方法都是用 synchronized 保证互斥，串行度太高。在 JDK1.5 之后提供了性能更高的线程安全的容器，我们称之为并发容器。

无论是同步容器还是并发容器，都可以将其分为四个大类，分别为：List、Set、Map 和 Queue，如下所示。

接下来，我们就简单聊聊使用 JDK 中的同步容器时，究竟要注意避免哪些坑。

同步容器的坑

在 Java 中，容器可以分为四大类：List、Set、Map 和 Queue，但是在这些容器中，有些容器并不是线程安全的，例如我们经常使用的 ArrayList、HashSet、HashMap 等等就不是线程安全的容器。

那么，根据我们在【精通高并发系列】专栏学习的并发编程知识，如何将一个不是线程安全的容器变成线程安全的呢？ 相信有很多小伙伴都能够想到一个办法，那就是把非线程安全的容器的方法都加上 synchronized 锁，使这些方法的访问都变成同步的。

没错，这确实是一种解决方案，例如，我们自定义一个 CustomSafeHashMap 类，内部维护着一个 HashMap，外界对 HashMap 的访问都加上了 synchronized 锁，以此来保证方法的原子性，例如下面的伪代码所示。

public class CustomSafeHashMap<K, V>{    private Map<K, V> innerMap = new HashMap<K, V>();    public synchronized void put(K k, V v){        innerMap.put(k, v);    }        public synchronized V get(K k){        return innerMap.get(k);    }}

看到这里，一些小伙伴可能会想：是不是所有的非线程安全的容器类都可以通过为方法添加 synchronized 锁来保证方法的原子性，从而使容器变得安全呢？

是的，我们可以通过为非线程安全的容器方法添加 synchronized 锁来解决容器的线程安全问题。其实，在 JDK 中也是这么做的。例如，在 JDK 中提供了线程安全的 List、Set 和 Map，它们都是通过 synchronized 锁保证线程安全的。

例如，我们可以通过如下方式创建线程安全的 List、Set 和 Map。

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

那么，说了这么多，同步容器有哪些坑呢？

坑一：竞态条件问题

在使用同步容器时需要注意的是，在并发编程中，组合操作要时刻注意竞态条件，例如下面的代码。

public class CustomSafeHashMap<K, V>{    private Map<K, V> innerMap = new HashMap<K, V>();    public synchronized void put(K k, V v){        innerMap.put(k, v);    }        public synchronized V get(K k){        return innerMap.get(k);    }        public synchronized void putIfNotExists(K k, V v){        if(!innerMap.containsKey(k)){             innerMap.put(k, v);        }    }}

其中，putIfNotExists()方法就包含组合操作。在高并发环境中，存在组合操作的方法可能就会存在竞态条件。

也就是说，在并发编程中，即使每个操作都能保证原子性，也不能保证组合操作的原子性。

坑二：使用迭代器遍历容器

一个容易被人忽略的坑就是使用迭代器遍历容器，对容器中的每个元素调用一个方法，这就存在了并发问题，这些组合操作不具备原子性。

例如下面的代码，通过迭代器遍历同步 List，对 List 集合中的每个元素调用 format()方法。

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()){    format(iterator.next());}

此时，会存在并发问题，这些组合操作并不具备原子性。

如何解决这个问题呢？一个很简单的方式就是锁住 list 集合，如下所示。

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());synchronized(list){    Iterator iterator = list.iterator();     while (iterator.hasNext()){         format(iterator.next());     }}

这里，为何锁住 list 集合就能够解决并发问题呢？

这是因为在 Collections 类中，其内部的包装类的公共方法锁住的对象是 this，其实就是上面代码中的 list，所以，我们对 list 加锁后，就能够保证线程的安全性了。

在 Java 中，同步容器一般都是基于 synchronized 锁实现的，有些是通过包装类实现的，例如 List、Set、Map 等。有些不是通过包装类实现的，例如 Vector、Stack、HashTable 等。

对于这些容器的遍历操作，一定要为容器添加互斥锁保证整体的原子性。

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