COW、无锁队列、跳表，并发全家福一次认全
提到并发容器，很多人只想到ConcurrentHashMap。其实java.util.concurrent包里还有一整套为多线程打磨的容器：写时复制的 List、无锁链表队列、跳表 Map/Set、各种阻塞队列。这一篇把"并发容器全家福"铺开，讲清每个的底层思路和适用边界，让你在选型时胸有成竹。
一、为什么不能用同步包装就完事？
上一讲提过Collections.synchronizedList/Map/Set能给普通容器加锁，但它是"整表一把锁"，迭代还要你手动同步，高并发下吞吐差。并发容器（JCU 包）走的是另一条路：用更细的锁、CAS、写时复制、无锁算法，在不牺牲安全的前提下保住并发度。下面逐个看。
二、CopyOnWriteArrayList：读多写少的读锁自由
原理复习：写时复制整份数组，读无锁。
CopyOnWriteArrayList<String>list=newCopyOnWriteArrayList<>();list.add("a");// 复制整份数组，O(n)，贵Stringv=list.get(0);// 无锁，O(1)，快for(Strings:list){...}// 迭代器拿快照，绝不 CME适用：监听器列表、配置项、白名单、路由表这类"初始化后极少改、天天大量读"的数据。绝对别用于高频写（每次写都拷全数组，内存和 CPU 双爆）。CopyOnWriteArraySet就是基于它实现的 Set（去重能力来自底层 List 的addIfAbsent包含检查）。
三、ConcurrentLinkedQueue：无锁的 CAS 链表队列
高并发下不想用阻塞队列（不想让线程挂起）、又要线程安全的 FIFO，就用它：
ConcurrentLinkedQueue<Task>q=newConcurrentLinkedQueue<>();q.offer(task);// CAS 入队，不阻塞Taskt=q.poll();// CAS 出队，空返回 null底层是Michael-Scott 算法的无锁单向链表，入队出队全程用 CAS 自旋，不阻塞任何线程。特性：
- 无界、不允许 null、迭代弱一致、size() 弱一致（要遍历计数，O(n)）。
- 高并发非阻塞场景下吞吐优于锁队列；但单线程或低并发时，因 CAS 自旋开销反而可能不如 ArrayDeque。
- 适合"高并发投递、消费者自己决定何时取"的解耦场景，比如日志异步收集、事件总线。
四、ConcurrentHashMap：并发 Map 标杆
前文专篇讲过。锁定级：CAS + 锁桶头，读无锁，弱一致迭代，分段计数。并发键值存储首选，缓存、计数器、去重表都靠它。记住它不允许 null、size 弱一致、用computeIfAbsent做"缺失才计算"的缓存。
五、ConcurrentSkipListMap / ConcurrentSkipListSet：有序并发
TreeMap线程不安全，要"并发 + 有序"就上跳表：
ConcurrentSkipListMap<Integer,String>map=newConcurrentSkipListMap<>();map.put(10,"a");map.put(20,"b");map.floorKey(15);// 10map.subMap(10,20);// 范围视图底层是跳表（Skip List）——在有序链表上"加多层索引"，查找平均 O(log n)，且天然适合无锁并发（相比红黑树，跳表的范围操作和后继定位在 CAS 下更易实现、更少重平衡）。
特性：
- 实现了
ConcurrentNavigableMap，支持subMap、headMap、floorKey、ceilingKey等（同 TreeMap 的能力）。 - key 必须可比较，不允许 null。
- 比
ConcurrentHashMap慢一档（有排序开销），但换来了"并发下也能范围/邻近查询"。 ConcurrentSkipListSet= 基于它的 Set。
适用：并发环境下的排行榜、时间线、区间统计——既要线程安全又要按 key 排序或取前驱后继。
六、阻塞队列家族（并发容器的另一半）
前文队列篇讲过，BlockingQueue的五个实现本身就是并发容器：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、DelayQueue、SynchronousQueue。它们是生产者-消费者、线程池任务队列的主力，这里不再赘述，只强调一句：线程池稳定性直接取决于队列选型（无界队列 OOM、SynchronousQueue 炸线程）。
七、选型速查表（收藏级）
| 并发需求 | 单线程（非并发） | 并发容器 |
|---|---|---|
| List 读多写少 | ArrayList | CopyOnWriteArrayList |
| List 读写均衡 | ArrayList | synchronizedList（或外部锁） |
| Map 键值 | HashMap | ConcurrentHashMap |
| Map 有序 | TreeMap | ConcurrentSkipListMap |
| Set 去重 | HashSet | 无并发 Set 标杆，可用 ConcurrentHashMap.newKeySet() 或 CopyOnWriteArraySet |
| 队列 FIFO 非阻塞 | ArrayDeque | ConcurrentLinkedQueue |
| 队列 阻塞传递 | LinkedList 作 Queue | 各 BlockingQueue |
| 栈 | ArrayDeque | 无专门并发栈，用 ConcurrentLinkedDeque（双端） |
小技巧：
ConcurrentHashMap.newKeySet()能直接拿到一个并发安全的Set（JDK 8 起），底层就是 CHM 的 key 视图，比自己包CopyOnWriteArraySet更轻量，适合高并发去重。
八、弱一致性：并发容器的"潜规则"
几乎所有 JUC 容器（CHM、COW、跳表、并发队列）的迭代器都是弱一致的：遍历开始后，其他线程的增删可能反映、也可能不反映到本次遍历，但绝不抛ConcurrentModificationException。这和HashMap/ArrayList的 fail-fast（一改就抛 CME）正相反。
这带来两个务实影响：
- 别在遍历时依赖"一定看到最新写入"——并发下没有"即时可见"的保证。要强一致请加锁或用
synchronized。 - 边遍历边修改是安全的（尤其 COW），不会崩。这是并发容器比同步包装好用的一大原因。
九、常见误用
- 高频写还用 CopyOnWriteArrayList：每次写复制全数组。日志上报若 QPS 高，应换
ConcurrentLinkedQueue或批量落盘。 - 把 ConcurrentHashMap 当精确计数器：
size()弱一致。要并发计数请用LongAdder（JUC 专为高并发计数设计，分段累加，比AtomicLong在高争用下快得多）。 - 用 ConcurrentHashMap 存可变对象当缓存却不控制失效：CHM 不替你做过期淘汰，要做带 TTL 的缓存请用 Caffeine/Guava Cache，或自己加
DelayQueue清理。 - size()/isEmpty() 当业务判据：弱一致，临界判断要用外部同步或换
LongAdder/AtomicInteger。
十、面试追问
- Q：ConcurrentHashMap 和 ConcurrentSkipListMap 怎么选？不需要排序、追求极致并发和 O(1) 查找 → CHM；需要 key 排序、范围查询、前驱后继 → 跳表。后者慢一档但能力互补。
- Q：为什么跳表比红黑树更适合并发？红黑树插入要旋转、结构调整复杂，CAS 下极易冲突；跳表只在局部层级改指针、冲突面小，无锁实现简单且范围遍历高效。
- Q：CopyOnWriteArrayList 的迭代器能反映写入吗？不能，它持有创建时的数组快照，弱一致。但这正是它遍历安全、不抛 CME 的原因。
总结
并发容器全家福：CopyOnWriteArrayList/Set（读多写少、写时复制）、ConcurrentLinkedQueue（无锁 CAS 队列）、ConcurrentHashMap（并发 Map 标杆）、ConcurrentSkipListMap/Set（并发有序、跳表）、各 BlockingQueue（阻塞传递）。记住"弱一致迭代、size 不精确、CAS/写时复制/跳表"三条主线，按"读写比例、是否需要排序、是否跨线程"三问选型，就能在并发集合里不踩坑。HashMap 的并发版是 CHM，TreeMap 的并发版是跳表，ArrayList 读多写少版是 COW——整条映射关系一眼可推。
