ArrayList线程不安全举例及解决

た入场券 2024-04-18 10:08 61阅读 0赞

ArrayList部分源码

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
            implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
    { 
        /** * 列表元素集合数组 * 如果新建ArrayList对象时没有指定大小，那么会将EMPTY_ELEMENTDATA赋值给elementData， * 并在第一次添加元素时，将列表容量设置为DEFAULT_CAPACITY */
        transient Object[] elementData; 
    
        /** * 列表大小，elementData中存储的元素个数 */
        private int size;
    }

add方法

public boolean add(E e) {
    
        /**
         * 添加一个元素时，做了如下两步操作
         * 1.判断列表的capacity容量是否足够，是否需要扩容
         * 2.真正将元素放在列表的元素数组里面
         */
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

**ArrayList线程不安全的表现**  
在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
          
            final List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    
            // 线程A将0-1000添加到list
            new Thread(() -> { 
                for (int i = 0; i < 1000 ; i++) { 
                    list.add(i);
    
                    try { 
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
    
            // 线程B将1000-2000添加到列表
            new Thread(() -> { 
                for (int i = 1000; i < 2000 ; i++) { 
                    list.add(i);
    
                    try { 
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
    
            Thread.sleep(1000);
    
            // 打印所有结果
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
                System.out.println("第" + (i + 1) + "个元素为：" + list.get(i));
            }
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTIwNTE0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

多线程情况下，一个线程正在写入，另一个线程也在写入，导致数据不一致异常，并发生修改异常 java.util.ConcurrentModificationException

public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
            List<String> list = new ArrayList<>();
            for (int i =1; i<=30 ; i++) { 
                new Thread(() -> { 
                    list.add("a");
                    list.add("b");
                    list.add("c");
                    list.add("d");
                    System.out.println(list.toString());
                }).start();
            }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTIwNTE0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**解决办法**

//Synchronized对代码进行加锁，力度大，所以代码执行效率低下
    List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
    //写时复制通过lock机制进行枷锁
    /*CopyOnWrite容器即写时复制的容器。往一个容器添加元索的时候，不直接往当前容器Object[]添加， 而是先将当前容器Object[]进行Copy,复制出一个新的容器object[] newElements, 然后往新的容器object[] newElements 里添加元素， 添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器setArray(newElements);。 这样做的好处是可以CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。 所以CopyOnWrite 容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器*/
    List<String> list = new CopyOnWriteArrayList();
    
    List<String> list = new Vector<>();

CopyOnWriteArrayList add方法源码

/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) */
    public boolean add(E e) { 
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try { 
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally { 
            lock.unlock();
        }
    }

> 额外说下 ArrayList与LinkedList；这两个都是接口List下的一个实现，用法都一样，但用的场所的有点不同，ArrayList适合于进行大量的随机访问的情况下使用，LinkedList适合在表中进行插入、删除时使用，二者都是非线程安全，解决方法同上（为了避免线程安全，以上采取的方法，特别是第二种，其实是非常损耗性能的）

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