JUC包下常用的并发容器速览
Eddie前言
普通集合（ArrayList、HashMap）全部线程不安全。JUC包下并发容器，专门解决多线程并发读写安全问题。
JUC容器分为四大类：
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并发Map：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap
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并发List/Set：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet
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阻塞队列（BlockingQueue）：七大常用阻塞队列（线程池核心）
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无锁并发队列：ConcurrentLinkedQueue
一、ConcurrentHashMap 🔴
1.1 整体定位
线程安全的键值对集合，替代 Hashtable。Hashtable 是全局锁、并发极差；ConcurrentHashMap 锁粒度极小，并发性能极高。
1.2 JDK1.7 底层原理
数据结构：数组 + 链表 + 分段锁 Segment
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将整个Map分为16个Segment分段
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每个Segment独立持有一把ReentrantLock
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不同Segment的读写互不影响，大幅提升并发
缺点：锁粒度依旧偏大、最高并发度16、无法扩容Segment、性能瓶颈明显。
1.3 JDK1.8 底层原理 🔴
废弃分段锁，数据结构升级为：数组 + 链表 + 红黑树
加锁机制：CAS + synchronized 锁首节点
不再锁分段，直接锁当前哈希桶的链表头/树根节点，锁粒度极致细化。
扩容与树化阈值
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扩容阈值：元素数量达到容量 0.75 倍触发扩容，容量翻倍
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链表转红黑树：链表长度 > 8 且 数组长度 ≥ 64
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红黑树退链表：树节点数量 ≤ 6
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链表长度8但数组小于64：只扩容，不树化
并发扩容机制
支持多线程协助扩容。一个线程扩容，其他写入线程会帮忙迁移数据，极大提升扩容效率。
为什么不用ReentrantLock？
synchronized 在JDK1.6后经过锁升级优化，性能不输ReentrantLock；且原生关键字更轻量化、内存开销更小、JVM可深度优化。
1.4 关键坑点 🔴
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不保证全局一致性：get/size 是弱一致性，并发下无法精准统计总数
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key/value 不能为null（HashMap可以），防止二义性
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只能保证单个put原子性，复合操作（先查后改）依旧线程不安全
二、ConcurrentSkipListMap
2.1 定位
并发有序Map，底层是跳表。对应非并发的 TreeMap。
2.2 特点
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key 自动排序
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基于CAS无锁实现，并发性能高于ConcurrentHashMap
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适合有序、高并发场景
缺点：内存占用高，跳表每层都需要索引节点。
场景：排行榜、有序并发KV存储、时间线数据。
三、CopyOnWriteArrayList
3.1 核心原理
写时复制。所有修改操作（add/set/remove）不会直接改原数组：
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加锁（ReentrantLock）
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复制原数组，生成一个长度+1/-1的新数组
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修改新数组
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引用指针指向新数组
读操作完全无锁，直接读原数组。
3.2 优缺点
优点：读写分离、读性能爆炸高、并发极高
缺点：
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写操作需要复制数组，内存开销大、写性能极差
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弱一致性：读的是旧数组快照，无法读到实时最新数据
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数组量大时，每次复制极度耗内存，容易GC频繁
3.3 使用场景
读多写少：白名单、配置列表、字典数据、本地缓存
绝对禁止：频繁增删改业务
四、CopyOnWriteArraySet
底层直接基于 CopyOnWriteArrayList 实现。
去重原理：新增元素时遍历数组对比，存在则不新增。
特性完全和CopyOnWriteArrayList一致：读无锁、写复制、弱一致性、适合读多写少。
五、ConcurrentLinkedQueue（无锁并发队列）
5.1 定位
JUC唯一无锁、高并发、非阻塞队列。底层基于 CAS + 链表。
5.2 特点
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全程无锁，自旋CAS保证线程安全
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性能高于所有阻塞队列
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线程不会阻塞，失败自旋重试
缺点：大量并发会导致CAS自旋空转，消耗CPU
场景：高并发消息生产、秒杀异步队列、高性能消息缓冲
六、BlockingQueue 阻塞队列（线程池核心）
所有阻塞队列统一特性：入队、出队可阻塞、支持超时、线程同步通信，基于AQS实现。
6.1 ArrayBlockingQueue
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底层：定长数组
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有界队列，必须初始化容量
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全局一把ReentrantLock，读写互斥
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阻塞、公平/非公平可配置
场景：任务量可控、防止无限堆积OOM，线程池常用队列
6.2 LinkedBlockingQueue
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底层：单向链表
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默认无界，可指定有界
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两把锁：读锁、写锁分离，读写互不阻塞，并发高于Array
坑点：不指定容量就是无界队列，任务无限堆积直接OOM
6.3 SynchronousQueue
零容量队列，不存储任何元素
生产一个任务，必须等待消费者消费完成，生产者才返回
场景：newCachedThreadPool 线程池专用，任务不排队、直接新建线程
6.4 PriorityBlockingQueue
优先级阻塞队列，底层最小堆，无界，元素自带排序
场景：优先级任务调度、超时任务优先执行
6.5 DelayQueue
延时阻塞队列，元素必须实现延时接口
元素到期才能被取出，底层基于PriorityBlockingQueue
场景：订单超时关闭、延时重试、定时任务
6.6 LinkedTransferQueue
性能最强阻塞队列，融合SynchronousQueue+LinkedQueue特性，支持转移机制
七、JUC容器核心对比 🔴
7.1 锁机制区别
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ConcurrentHashMap：CAS + synchronized 细粒度锁
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CopyOnWrite系列：ReentrantLock 写锁，读无锁
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BlockingQueue：AQS + ReentrantLock 可阻塞
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ConcurrentLinkedQueue：纯CAS无锁、不阻塞
7.2 强一致性 / 弱一致性
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阻塞队列、ConcurrentHashMap写操作：强一致
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CopyOnWrite、ConcurrentHashMap读操作：弱一致（可能读到旧数据）
7.3 场景选型 🔴
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键值存储、高并发读写 → ConcurrentHashMap
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键值存储、需要排序 → ConcurrentSkipListMap
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列表、读多写少 → CopyOnWriteArrayList
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高并发消息队列、不允许阻塞 → ConcurrentLinkedQueue
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线程池任务排队、需要阻塞控量 → Array/LinkedBlockingQueue
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延时任务 → DelayQueue
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一对一任务传递 → SynchronousQueue