多线程下ArrayList类线程不安全的解决方法及原理
ArrayList类在多线程环境下是线程不安全的，在多线程读写情况下会抛出并发读写异常（ConcurrentModificationException）：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
public class NoSafeDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
System.out.println(list);
}, i + "").start();
}
// 正确结果
// [3fb16395]
// [3fb16395, 4b2551d6]
// [3fb16395, 4b2551d6, a6f52743]
// 但是偶尔会这样
// [null, f69d4ac4]
// [null, f69d4ac4, 41e8ffc4]
// [null, f69d4ac4]
}
}
如果是多个线程还可能报错
分析
故障现象
java.util.ConcurrentModificationException
导致原因
ArrayList在迭代的时候如果同时对其进行修改就会
抛出java.util.ConcurrentModificationException异常
并发修改异常
看ArrayList的源码
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
没有synchronized线程不安全
解决方法：
1，用vector类
Vector类 是可以实现自动增长的对象数组，其add操作是用synchronized关键字修饰的，从而保证了add方法的线程安全。保证了数据的一致性，但由于加锁导致访问性能大大降低。
vector类的add方法：
2，使用Collections工具类
用Collections工具类将线程不安全的ArrayList类转换为线程安全的集合类。小体量数据的ArrayList类可以使用这种方法创建线程安全的类。
1 List<String> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList);3，使用CopyOnWriteArrayList类（写时复制，读写分离）
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对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。
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();
}
}
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。往一个容器添加元素的时候，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，然后向新的容器Object[] newElements里添加元素。
添加元素后，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对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。
1 public boolean add(E e) {
2 //1、先加锁
3 final ReentrantLock lock = this.lock;
4 lock.lock();
5 try {
6 Object[] elements = getArray();
7 int len = elements.length;
8 //2、拷贝数组
9 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
10 //3、将元素加入到新数组中
11 newElements[len] = e;
12 //4、将array引用指向到新数组
13 setArray(newElements);
14 return true;
15 } finally {
16 //5、解锁
17 lock.unlock();
18 }
19 }
CopyOnWriteArrayList的整个add操作都是在锁的保护下进行的。
这样做是为了避免在多线程并发add的时候，复制出多个副本出来,把数据搞乱了，导致最终的数组数据不是我们期望的。
线程并发的写，则通过锁来控制，如果有线程并发的读，则分几种情况：
1、如果写操作未完成，那么直接读取原数组的数据；
2、如果写操作完成，但是引用还未指向新数组，那么也是读取原数组数据；
3、如果写操作完成，并且引用已经指向了新的数组，那么直接从新数组中读取数据。
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
/*
* CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet : “写入并复制”
* 注意：添加操作多时，效率低，因为每次添加时都会进行复制，开销非常的大。并发迭代操作多时可以选择。
*/
public class TestCopyOnWriteArrayList {
public static void main(String[] args) {
HelloThread ht = new HelloThread();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(ht).start();
}
}
}
class HelloThread implements Runnable {
//private static List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
//每次修改都会复制 添加操作多时 不适合选这个
private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
static {
list.add("AA");
list.add("BB");
list.add("CC");
}
@Override
public void run() {
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
list.add("AA");//边迭代边添加 会出现并发修改异常
}
}
}