ArrayList线程不安全举例及解决

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));
        }

}

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();
        }
}

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）