解释一下SynchronizedList？它有哪些应用场景？

八股文_Java集合面试题 0 3

参考回答**

SynchronizedList 是通过 Collections.synchronizedList(List<T> list) 方法将普通的 List 包装成一个线程安全的列表实现。它通过对所有访问方法加 synchronized 锁的方式保证线程安全。

应用场景：

在多线程环境中需要访问同一个 List 时，可以使用 SynchronizedList 来避免数据一致性问题。
如果不想使用更复杂的并发集合（如 CopyOnWriteArrayList），SynchronizedList 提供了一种简单的方式来保护线程安全。

示例：

import java.util.*;

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

        // 添加元素
        list.add("A");
        list.add("B");

        // 遍历时需要手动同步
        synchronized (list) {
            for (String item : list) {
                System.out.println(item);
            }
        }
    }
}

详细讲解与拓展

1. SynchronizedList 的工作原理

SynchronizedList 是 Collections 类的一个内部静态类，通过对传入的 List 加锁实现线程安全。以下是其内部核心代码：

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
    return new SynchronizedList<>(list);
}

SynchronizedList 的方法会在调用时加锁，示例：

public boolean add(E e) {
    synchronized (mutex) {
        return list.add(e);
    }
}

其中，mutex 是一个锁对象（通常是 this），每次调用方法都会使用 synchronized 锁进行同步，确保线程安全。

2. 常见应用场景

多线程环境中共享的列表：
在多个线程对同一个列表进行读写操作时，SynchronizedList 是一种简单的线程安全实现方式。例如在处理多线程任务时，多个线程需要同时添加或删除任务到列表中，可以使用 SynchronizedList 来避免冲突。
适合简单场景的线程安全需求：
如果项目对性能要求不高，但需要保证线程安全，可以使用 SynchronizedList，无需手动实现锁机制。

示例应用：

生产者-消费者模型中的共享列表

：

import java.util.*;

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

      Thread producer = new Thread(() -> {
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
              synchronized (sharedList) {
                  sharedList.add(i);
                  System.out.println("Produced: " + i);
              }
          }
      });

      Thread consumer = new Thread(() -> {
          while (true) {
              synchronized (sharedList) {
                  if (!sharedList.isEmpty()) {
                      int value = sharedList.remove(0);
                      System.out.println("Consumed: " + value);
                  }
              }
          }
      });

      producer.start();
      consumer.start();
  }
}

3. 注意事项

迭代器的线程安全问题：

虽然
“`
SynchronizedList
“`

确保了基本的读写安全，但在使用

迭代器

遍历时，必须显式地对集合进行同步：

“`java
synchronized (list) {
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
“`

如果不显式同步，可能会抛出

“`
ConcurrentModificationException
“`

。

性能问题：

由于所有方法都使用了 synchronized，会导致较高的锁开销。对于读多写少的场景，推荐使用 CopyOnWriteArrayList，其读性能更高。

与现代并发集合的对比：

CopyOnWriteArrayList

：
- 基于复制实现，适合读多写少的场景。
- 无需手动加锁，即可在遍历时安全地进行写操作。
ConcurrentLinkedQueue
：
- 非阻塞队列，适合高并发场景。
SynchronizedList
：
- 简单易用，但性能一般。

4. SynchronizedList 与其他线程安全集合的对比

特性	SynchronizedList	CopyOnWriteArrayList	ConcurrentLinkedQueue
线程安全性	是	是	是
实现方式	对所有方法加 `synchronized` 锁	读写分离，写时复制整个数组	CAS（无锁）机制
性能	性能较低	读性能高，写性能低	高并发性能优异
遍历时的安全性	手动加锁	遍历时允许写操作	遍历时允许写操作
适用场景	线程安全需求简单，任务量较小	读多写少	高并发任务场景

5. SynchronizedList 的适合场景与替代方案

适合场景：

简单的多线程环境下共享数据列表。
项目中对性能要求不高，但需要实现线程安全。

替代方案：

如果读多写少：推荐使用 CopyOnWriteArrayList。
如果有高并发需求：推荐使用 ConcurrentLinkedQueue 或其他无锁并发集合。

总结

SynchronizedList 的定义：
- 它是通过 Collections.synchronizedList() 方法将普通 List 包装成线程安全的实现类。
- 通过 synchronized 关键字实现线程同步，适合简单的线程安全场景。
应用场景：
- 适合小规模的多线程环境，特别是对性能要求不高时。
注意事项：
- 遍历时需显式同步，避免并发修改异常。
- 性能较低，不适合高并发场景。
替代方案：
- 对于读多写少场景，推荐使用 CopyOnWriteArrayList。
- 对于高并发场景，推荐使用 ConcurrentLinkedQueue 等更高效的并发集合。