线程安全的操作集合

并发容器简介

并发容器	对应的普通容器	描述
ConcurrentHashMap	HashMap Java 1.8 之前采用分段锁机制细化锁粒度，降低阻塞，从而提高并发性；Java 1.8 之后基于 CAS 实现。
ConcurrentSkipListMap	SortedMap	基于跳表实现的
CopyOnWriteArrayList	ArrayList
CopyOnWriteArraySet	Set 基于	CopyOnWriteArrayList实现。
ConcurrentSkipListSet	SortedSet	基于 ConcurrentSkipListMap 实现。
ArrayBlockingQueue	Queue	数组实现的阻塞队列。
LinkedBlockingQueue	Queue	链表实现的阻塞队列。
LinkedBlockingDeque	Deque	双向链表实现的双端阻塞队列。

Concurrent*
这类型的锁竞争相对于 CopyOnWrite* 要高一些，但写操作代价要小一些。
此外，Concurrent* 往往提供了较低的遍历一致性，即：当利用迭代器遍历时，如果容器发生修改，迭代器仍然可以继续进行遍历。代价就是，在获取容器大小 size() ，容器是否为空等方法，不一定完全精确，但这是为了获取并发吞吐量的设计取舍，可以理解。与之相比，如果是使用同步容器，就会出现fail-fast问题，即：检测到容器在遍历过程中发生了修改，则抛出 ConcurrentModificationException，不再继续遍历。
CopyOnWrite：一个线程写，多个线程读。读操作时不加锁，写操作时通过在副本上加锁保证并发安全，空间开销较大。CopyOnWrite 字面意思为写的时候会将共享变量新复制一份出来。复制的好处在于读操作是无锁的·（也就是无阻塞）。
Blocking：内部实现一般是基于锁，提供阻塞队列的能力。

• ConcurrentHashMap

它由多个 Segment 组合而成。Segment 本身就相当于一个 HashMap 对象。同 HashMap 一样，Segment 包含一个 HashEntry 数组，数组中的每一个 HashEntry 既是一个键值对，也是一个链表的头节点。

ConcurrentHashMap的结构:

ConcurrentHashMap容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发访问效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术，首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

和 HashMap 的 Entry 基本一样，唯一的区别就是其中的核心数据如 value ，以及链表都是 volatile 修饰的，保证了获取时的可见性。

put操作：
首先第一步的时候会尝试获取锁，如果获取失败肯定就有其他线程存在竞争，则利用 scanAndLockForPut() 自旋(CAS机制)获取锁。
Put 操作时，锁的是某个 Segment，其他线程对其他 Segment 的读写操作均不影响。因此解决了线程安全问题。

• CopyOnWriteArrayList

核心思想：读写分离，空间换时间，避免为保证并发安全导致的激烈的锁竞争。
CopyOnWrite机制即写时复制的容器。往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后向新的容器里添加元素。添加元素后，再将原容器的引用指向新的容器。

它绝对不会抛出ConcurrentModificationException的异常。因为该列表（CopyOnWriteArrayList）在遍历时将不会被做任何的修改。

CopyOnWriteArrayList适合用在“读多，写少”的“并发”应用中，换句话说，它适合使用在读操作远远大于写操作的场景里，比如缓存。它不存在“扩容”的概念，每次写操作（add or remove）都要copy一个副本，在副本的基础上修改后改变array引用，所以称为“CopyOnWrite”，因此在写操作是加锁，并且对整个list的copy操作时相当耗时的，过多的写操作不推荐使用该存储结构。

添加操作 ：添加的逻辑很简单，先将原容器copy一份，然后在新副本上执行写操作，之后再切换引用。当然此过程是要加锁的。

public boolean add(E e) {
    //ReentrantLock加锁，保证线程安全
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        //拷贝原容器，长度为原容器长度加一
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        //在新副本上执行添加操作
        newElements[len] = e;
        //将原容器引用指向新副本
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        //解锁
        lock.unlock();
    }
}

删除操作 ： 删除操作同理，将除要删除元素之外的其他元素拷贝到新副本中，然后切换引用，将原容器引用指向新副本。同属写操作，需要加锁。

public E remove(int index) {
    //加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        E oldValue = get(elements, index);
        int numMoved = len - index - 1;
        if (numMoved == 0)
            //如果要删除的是列表末端数据，拷贝前len-1个数据到新副本上，再切换引用
            setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
        else {
            //否则，将除要删除元素之外的其他元素拷贝到新副本中，并切换引用
            Object[] newElements = new Object[len - 1];
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                              numMoved);
            setArray(newElements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        //解锁
        lock.unlock();
    }
}

参考：
https://blog.csdn.net/weixin_43207025/article/details/109964138
https://blog.csdn.net/weixin_43738764/article/details/124729483