Javaのスレッドセーフなコレクションクラスとは？Stack・Vector・Hashtableなどを解説

スレッドセーフなクラスとは、複数のスレッドから同時に呼び出された場合でも、クラスの内部状態やメソッドの戻り値が常に正しく保たれることが保証されているクラスのことです。Javaにおいてスレッドセーフなコレクションクラスには、Stack、Vector、Properties、Hashtableなどがあります。

Stackクラス

JavaのStackクラスは、LIFO（Last In First Out：後入れ先出し）の原理に基づくスタックデータ構造を実装したクラスです。push（要素の追加）、pop（要素の取り出し）、peek（先頭要素の参照）、search（検索）、empty（空判定）など、多彩な操作をサポートしています。

コード例

import java.util.*;
public class StackTest {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
        stack.push(5);
        stack.push(7);
        stack.push(9);
        Integer num1 = (Integer)stack.pop();
        System.out.println("取り出された要素: " + num1);
        Integer num2 = (Integer)stack.peek();
        System.out.println("スタックの先頭にある要素: " + num2);
    }
}

実行結果

取り出された要素: 9
スタックの先頭にある要素: 7

Vectorクラス

Vectorクラスは、必要に応じて自動的にサイズが拡張されるオブジェクト配列を実装したクラスです。add()、remove()、get()、elementAt()、size()などのメソッドを利用できます。内部的にはArrayListとよく似ていますが、メソッドが同期化されている点が大きな違いです。

コード例

import java.util.*;
public class VectorTest {
    public static void main(String[] arg) {
        Vector vector = new Vector();
        vector.add(9);
        vector.add(3);
        vector.add("ABC");
        vector.add(1);
        vector.add("DEF");
        System.out.println("ベクトルの中身: " + vector);
        vector.remove(1);
        System.out.println("要素削除後のベクトル: " + vector);
    }
}

実行結果

ベクトルの中身: [9, 3, ABC, 1, DEF]
要素削除後のベクトル: [9, ABC, 1, DEF]

Hashtableクラス

Hashtableは、キーと値のペアを格納するハッシュテーブル構造を実装したクラスです。すべてのpublicメソッドが同期化されているため、マルチスレッド環境でも安全に利用できます。ただし、同期化によるオーバーヘッドがあるため、単一スレッド環境ではパフォーマンスに優れたHashMapを使うのが一般的です。

Propertiesクラス

PropertiesはHashtableのサブクラスで、アプリケーションの設定情報などをキーと値の文字列ペアとして管理するためのクラスです。親クラスであるHashtableから同期化の仕組みを受け継いでいるため、こちらもスレッドセーフです。

現代のJavaにおける注意点

Stack、Vector、Hashtableといったレガシーなクラスは今もスレッドセーフですが、より高性能な並行処理向けのコレクションとして、java.util.concurrentパッケージに含まれるConcurrentHashMapやCopyOnWriteArrayListなどが推奨されています。これらは細粒度のロック機構を採用しており、従来の完全同期型コレクションよりも優れたスループットを実現します。用途に応じて適切なクラスを選択することが重要です。