28个案例问题分析---15---登陆之后我加入的课程调用接口报错--ArrayList线程不安全。占用内存情况

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-10-09 16:01 11阅读 0赞

#### ArrayList线程不安全。占用内存情况 ####

*  一：故事背景
 *   *  1.1 问题描述
     *  1.2 问题原因
 *  二：问题复现
 *   *  2.1 ThreadTest 代码
     *  2.2 main函数 代码
     *  2.3 执行结果
     *  2.4 结果分析
 *  三： 问题解决
 *   *  3.1 在这两个方法之前添加 synchronized 关键字。
     *  3.2 使用ThreadLocal变量。
     *   *  3.2.1 使用方法
         *  3.2.2 对应结果
     *  3.3 解决重复创建对象问题。
     *   *  3.3.1 问题复现
         *  3.3.2 内存变化
         *  3.3.1 解决方法
 *  四：总结&升华
 *   *  4.1 ArrayList线程不安全
     *  4.2 重复创建对象造成内存空间浪费

## 一：故事背景 ##

### 1.1 问题描述 ###

存入redis的值，可能会出现错误的情况。如果出现错误，接口将会报错  
![在这里插入图片描述][9a82e60258484f1b971638189eaf6e10.png]

### 1.2 问题原因 ###

排查之发现是。对ArrayList的使用问题。问题主要有两个：

1.  使用了线程不安全的ArrayList作为公共变量
2.  每次给ArrayList重新赋值的时候都创建了一个新的变量，导致内存飙升问题  
    ![在这里插入图片描述][89015cd08bb34eb3bb8c99fdea2cb345.png]

## 二：问题复现 ##

### 2.1 ThreadTest 代码 ###

我们用一个例子来复现一下这个问题  
**测试的类**

public class ThreadTest {
        
    
        //新建一个list作为成员变量
        List<String> testList ;
    
        public void updateTestList(){
        
            testList = new ArrayList<>();
            testList.add("a01+");
            testList.add("a02+");
            testList.add("a03+");
            testList.add("a04+");
    
            //打印一下看看有什么
            System.out.println("updateTestList"+testList);
        }
        public void updateTestList2(){
        
            testList = new ArrayList<>();
            testList.add("b01+");
            testList.add("b02+");
            testList.add("b03+");
            testList.add("b04+");
    
            //看一下list里有什么
            System.out.println("updateTestList2"+testList);
        }
    }

上述代码创建了一个List作为成员变量，在下面的方法中，重新new了一个List对象，并且让成员变量的指针指向新创建的List对象。

### 2.2 main函数 代码 ###

测试代码，通过多线程的方式，模拟并发执行

public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
    
            ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
    
            //开一个多线程测试一下
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
              Thread thread = new Thread(new Runnable() {
        
                  @Override
                  public void run() {
        
                      threadTest.updateTestList();
                      threadTest.updateTestList2();
                  }
              });
            thread.start();
            }
        }
    }

### 2.3 执行结果 ###

![在这里插入图片描述][f5f715f6232b416e8dee0cbb85a2e1aa.png]

### 2.4 结果分析 ###

结果中可能会报错 **java.util.ConcurrentModificationException** 这个错是由于使用list的时候对list进行修改导致的  
在结果里我们可以看到，我们声明的 testList 在一个线程操作的时候，另外的线程对它进行了修改。  
如果他是线程安全的话打印的值只有两种可能  
**updateTestList\[a01+, a02+, a03+, a04+\]  
updateTestList2\[b01+, b02+, b03+, b04+\]**  
所以我们得出结论：

ArrayList 是线程不安全的

## 三： 问题解决 ##

上文提到我们一共有两个问题，这里先解决线程不安全的问题

### 3.1 在这两个方法之前添加 synchronized 关键字。 ###

如何解决我们上述的这个问题呢？简单的方法就是给我们定义的updateTestList进行上锁。  
看一下结果：  
![在这里插入图片描述][cbacd8cd61a345069ab75acc6f028778.png]  
我们可以发现，添加上**synchronized** 关键字之后，执行没有问题了。通过加锁，保证线程安全。

### 3.2 使用ThreadLocal变量。 ###

这个我之前的博客有写过，大家可以观看。  
[在线人员逻辑反例–ThreadLocal、继承、索引失效、][ThreadLocal]  
使用ThreadLocal声明变量，他会为每个线程都创建一个变量。注意**内存消耗**

#### 3.2.1 使用方法 ####

public class ThreadTest2 {
        
    
        ThreadLocal<List<String>> testList = ThreadLocal.withInitial(()->new ArrayList<>());
    
        public  void updateTestList(){
        
            testList.get().removeAll(testList.get());
            testList.get().add("a01+");
            testList.get().add("a02+");
            testList.get().add("a03+");
            testList.get().add("a04+");
    
            //打印一下看看有什么
            System.out.println("updateTestList"+testList.get());
    
        }
    
    
        public  void updateTestList2(){
        
            testList.get().removeAll(testList.get());
            testList.get().add("b01+");
            testList.get().add("b02+");
            testList.get().add("b03+");
            testList.get().add("b04+");
    
            //看一下list里有什么
            System.out.println("updateTestList2"+testList.get());
        }
    }

#### 3.2.2 对应结果 ####

![在这里插入图片描述][d359b641e5834a688e7824735df8903c.png]

### 3.3 解决重复创建对象问题。 ###

这里解决第问题，重复创建对象造成的内存空间浪费问题：

#### 3.3.1 问题复现 ####

我们重点来看一下这部分代码  
![在这里插入图片描述][ca4ed7d602fa4abaa0fd6507516b206f.png]  
每次调用updateTestList方法的时候，都会重新创建一个新的对象。然后之前的对象由于失去引用，等待  
GC回收。并发上来之后，就会导致内存上升。

#### 3.3.2 内存变化 ####

**内存变化图：**  
![在这里插入图片描述][71d237ba8829422da8f3477fc87d8366.png]  
每调用一次方法，都会去创建新的对对象，并且将testList的引用指向新的地址。

#### 3.3.1 解决方法 ####

解决方法很简单，我们业务的需要时将这个List清空，我们只需要调用 removeALL方法就够了，这样的话，在堆里始终是同一块内存地址。不会持续开辟内存空间  
![在这里插入图片描述][46b00942e0204f249c0a8b792c90223a.png]

## 四：总结&升华 ##

### 4.1 ArrayList线程不安全 ###

*  Java中的ArrayList是线程不安全的，因为它不是同步的（unsynchronized）。具体来说，当多个线程同时对同一个ArrayList实例进行修改操作时，可能会出现不可预期的结果。
 *  例如，当一个线程在执行add()操作添加元素时，另一个线程可能正在执行remove()操作删除元素，这样就会破坏ArrayList内部的数据结构。另外，由于ArrayList是动态数组，在增加或删除元素时需要重新分配内存空间，这也会增加线程不安全的风险。
 *  为了避免这种情况，Java提供了同步的（synchronized）版本Vector，或者使用并发安全的CopyOnWriteArrayList。在多线程环境中，建议使用这些线程安全的集合类。我们这里没有讲解以后有机会将会更新。

### 4.2 重复创建对象造成内存空间浪费 ###

*  Java中的ArrayList是线程不安全的，因为它不是同步的（unsynchronized）。具体来说，当多个线程同时对同一个ArrayList实例进行修改操作时，可能会出现不可预期的结果。
 *  例如，当一个线程在执行add()操作添加元素时，另一个线程可能正在执行remove()操作删除元素，这样就会破坏ArrayList内部的数据结构。另外，由于ArrayList是动态数组，在增加或删除元素时需要重新分配内存空间，这也会增加线程不安全的风险。
 *  为了避免这种情况，Java提供了同步的（synchronized）版本Vector，或者使用并发安全的CopyOnWriteArrayList。在多线程环境中，建议使用这些线程安全的集合类。
 *  虽然，我们这里创建List可能开销不是很大，但是这是完全无意义的开销。只有看到这种小点，培养我们的编码习惯和边界，才能避免出更大的错误。

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[ThreadLocal]: https://blog.csdn.net/hlzdbk/article/details/129528228?spm=1001.2014.3001.5501
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