1. 概述
Java 的 集合框架 是语言的核心组件之一，提供了丰富的接口和实现类，支持我们以直观的方式创建和操作各种集合。
在单线程环境下使用普通集合非常简单，但在多线程（并发）环境中，直接使用非同步集合可能会导致数据不一致、竞态条件等严重问题。
为此，Java 提供了强大的支持：通过 Collections 类中的多个静态方法，我们可以为已有集合创建线程安全的同步包装器（synchronization wrappers）。
这些包装器能够快速地将任意集合转换为线程安全版本，适用于大多数并发场景。
在本文中，我们将深入探讨这些静态同步包装器，并对比同步集合与并发集合之间的区别。
2. synchronizedCollection() 方法
我们首先介绍的是 synchronizedCollection() 方法。顾名思义，它返回一个由指定 Collection 支持的线程安全集合。
来看一个简单的示例：
Collection<Integer> syncCollection = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList<>());
Runnable listOperations = () -> {
syncCollection.addAll(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6));
};
Thread thread1 = new Thread(listOperations);
Thread thread2 = new Thread(listOperations);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
assertThat(syncCollection.size()).isEqualTo(12);
✅ 创建一个同步集合就是这么简单粗暴。
上面代码中，我们启动了两个线程同时向集合中添加元素。由于使用了同步包装器，最终集合大小为 12，说明线程安全得到了保障。
⚠️ 注意：虽然集合本身是线程安全的，但迭代操作仍需手动加锁。
3. synchronizedList() 方法
类似地，我们可以使用 synchronizedList() 方法来创建一个线程安全的 List 实例。
List<Integer> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
这个方法的用法和 synchronizedCollection() 几乎一模一样。
但如果我们要对同步 List 进行迭代操作，就必须显式使用 synchronized 块来确保操作的原子性：
List<String> syncCollection = Collections.synchronizedList(Arrays.asList("a", "b", "c"));
List<String> uppercasedCollection = new ArrayList<>();
Runnable listOperations = () -> {
synchronized (syncCollection) {
syncCollection.forEach((e) -> {
uppercasedCollection.add(e.toUpperCase());
});
}
};
⚠️ 踩坑提醒：对同步集合进行迭代时，必须加锁，否则会抛出 ConcurrentModificationException。
4. synchronizedMap() 方法
Collections 类还提供了 synchronizedMap() 方法，用于创建线程安全的 Map 实例：
Map<Integer, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
✅ 使用方式和 List/Set 类似，同样适用于多线程环境下的 Map 操作。
5. synchronizedSortedMap() 方法
如果需要线程安全的排序 Map，可以使用 synchronizedSortedMap() 方法，它返回一个由 SortedMap 实现支持的同步视图：
Map<Integer, String> syncSortedMap = Collections.synchronizedSortedMap(new TreeMap<>());
6. synchronizedSet() 方法
同样的，使用 synchronizedSet() 方法可以轻松创建线程安全的 Set：
Set<Integer> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
7. synchronizedSortedSet() 方法
最后是 synchronizedSortedSet() 方法，用于创建线程安全的排序 Set：
SortedSet<Integer> syncSortedSet = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet<>());
8. 同步集合 vs 并发集合
前面我们介绍了 Collections 提供的同步包装器，现在我们来聊聊它们与 Java 并发包中的并发集合（如 ConcurrentHashMap 和 BlockingQueue）有什么不同。
8.1. 同步集合
同步集合通过内置锁（intrinsic locking）实现线程安全。即每个方法都通过 synchronized 关键字加锁，整个集合对象被锁定。
✅ 优点：保证了数据一致性。
❌ 缺点：性能较差，同一时间只能有一个线程访问集合（串行化访问）。
8.2. 并发集合
并发集合（如 ConcurrentHashMap）通过将数据结构分段（segmentation）来实现线程安全。
✅ 优点：多个线程可以同时访问不同段，性能更高。
❌ 缺点：不提供强一致性语义，但在大多数场景下已经足够。
💡 建议：对于高并发读写场景，优先选择并发集合；如果并发度不高，同步集合也完全够用。
9. 总结
本文深入讲解了 Java Collections 类中提供的同步集合包装器，包括 synchronizedList、synchronizedMap 等方法的使用方式。
同时，我们也对比了同步集合与并发集合在实现机制和性能表现上的差异，帮助你在实际开发中做出更合适的选择。
一如既往，本文所有示例代码均可在 GitHub 上找到。