parallelStream线程不安全问题分析及解决办法

拼搏现实的明天。 2023-02-22 12:18 17阅读 0赞

### 问题代码 ###

public static void main(String[] args) { 
        for (int i = 0; i < 5; i++) { 
            //调用多次，复现多线程的问题
            test();
        }
    }
    
    public static void test() { 
        //声明数据源集合
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            //添加100个元素到集合中
            list.add(i);
        }
        //添加数据的集合
        List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        //使用parallelStream的遍历方法来添加元素到新的集合
        list.parallelStream().forEach(i -> { 
            list2.add(i);
        });
        //打印添加元素之后的集合长度
        System.out.println(list2.size());
    }

执行结果

100
    98
    100
    Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    	at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
    	at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
    	at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
    	at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinTask.getThrowableException(ForkJoinTask.java:598)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinTask.reportException(ForkJoinTask.java:677)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinTask.invoke(ForkJoinTask.java:735)
    	at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp.evaluateParallel(ForEachOps.java:160)
    	at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp$OfRef.evaluateParallel(ForEachOps.java:174)
    	at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:233)
    	at java.util.stream.ReferencePipeline.forEach(ReferencePipeline.java:418)
    	at java.util.stream.ReferencePipeline$Head.forEach(ReferencePipeline.java:583)
    	at com.example.demo.collections.LambdaList.test(LambdaList.java:25)
    	at com.example.demo.collections.LambdaList.main(LambdaList.java:11)
    Caused by: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 73
    	at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:459)
    	at com.example.demo.collections.LambdaList.lambda$test$0(LambdaList.java:26)
    	at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp$OfRef.accept(ForEachOps.java:184)
    	at java.util.ArrayList$ArrayListSpliterator.forEachRemaining(ArrayList.java:1374)
    	at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:481)
    	at java.util.stream.ForEachOps$ForEachTask.compute(ForEachOps.java:291)
    	at java.util.concurrent.CountedCompleter.exec(CountedCompleter.java:731)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinTask.doExec(ForkJoinTask.java:289)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinPool$WorkQueue.execLocalTasks(ForkJoinPool.java:1040)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinPool$WorkQueue.runTask(ForkJoinPool.java:1058)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinPool.runWorker(ForkJoinPool.java:1692)
    	at java.util.concurrent.ForkJoinWorkerThread.run(ForkJoinWorkerThread.java:157)
    
    Process finished with exit code 1

### 问题分析 ###

代码很简单，就是使用parallelStream流遍历集合，并把元素添加到新的ArrayList集合中，根据执行结果可以看出来，会出现数据条数对不上，或者直接抛异常的问题。

因为parallelStream是通过ForkJoinPoll来利用多核多线程执行任务，而ArrayList是非线程安全的，所以会有线程安全问题，解决办法也很简单，把parallelStream换成stream串行执行遍历或者把ArrayList换成线程安全的CopyOnWriteArrayList即可。因为换成stream在数据量较大的情况下会显著降低速度，所以建议换成CopyOnWriteArrayList。代码如下。

### 解决方案 ###

方案一：替换parallelStream为stream,因为main方法代码不变，所以只贴出来`test`方法的代码

public static void test() { 
        //声明数据源集合
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            //添加100个元素到集合中
            list.add(i);
        }
        //添加数据的集合
        List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        //使用stream替换parallelStream
        list.stream().forEach(i -> { 
            list2.add(i);
        });
        //打印添加元素之后的集合长度
        System.out.println(list2.size());
    }

执行结果

100
    100
    100
    100
    100

方案二：使用CopyOnWriteArrayList来替换ArrayList

public static void test() { 
        //声明数据源集合
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            //添加100个元素到集合中
            list.add(i);
        }
        //添加数据的集合,使用CopyOnWriteArrayList替换ArrayList
        List<Integer> list2 = new CopyOnWriteArrayList<>();
        //使用parallelStream的遍历方法来添加元素到新的集合
        list.parallelStream().forEach(i -> { 
            list2.add(i);
        });
        //打印添加元素之后的集合长度
        System.out.println(list2.size());
    }

执行结果

100
    100
    100
    100
    100