В каком случае лучше использовать volatile?

О скорости можно говорить лишь тогда, когда у вас имплементирована функциональность, и профилирование показывает, что доступ к данным является bottleneck'ом. Поэтому давайте разберёмся с корректностью.

Начнём с того, что volatile мы не можем применить к списку — volatile-поля могут быть только элементарных типов. Даже если бы его можно было применить, что толку в синхронизации доступа к ссылке на контейнер? Гонки-то у нас по данным внутри контейнера.

ConcurrentBag — это более разумный выбор. Но это только если реально данные лишь добавляются в одном из потоков, а не модифицируются им. В зависимости от вашей точной задачи, может понадобиться ConcurrentBag (если не важен порядок) или ConcurrentQueue (если важен).

Если нужен доступ по индексу, или модификация данных в пишущем потоке (например: collection[i]++), не стоит искать выгоду в несколько микросекунд, проще и безопаснее использовать нормальный lock.

В данном случае правильнее volatile, т.к. пишет в лист только 1 поток. ConcurrentBag использовать можно и работать будет тоже правильно, другое дело, что потокобезопасные коллекции в принципе всегда работают медленнее обычных, а так как в данном случае никаких ошибок при записи не предвидится, то использование ConcurrentBag выглядит излишним.

В случае если планируется писать с 2х и более потоков, то, конечно без использования ConcurrentBag или lock не обойтись.