new ArrayList () 会创建一个容量为10的Object数组,ArrayList每次扩容是原来的一半(oldCapacity + (oldCapacity >> 1)),ArrayList是线程不安全的。
ArrayList线程不安全的代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
/**
* ArrayList线程不安全的代码
*/
public class ArrayListNoSafe {
public static void main(String[] args) {
listNotSafe();
}
private static void listNotSafe() {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 40; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
//运行出现 ConcurrentModificationException 异常
}
从多个维度进行分析
1) 故障现象
java.util.ConcurrentModifitionException (并发修改异常)
2) 导致原因
多个线程并发同时争取同一份资源,从而导致并发修改异常
3) 解决办法
3-1) 解决办法1,使用 Vector
private static void listNotSafe() {
List<String> list = new Vector<>();
for (int i = 0; i < 40; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
问题: 已经存在了 Vector ,那为什么还要用 ArrayList ?
答: Vector 是线程安全的,也没有出现 并发修改异常(ConcurrentModifictionException),然而代价是加了 Synchronized (锁),数据一致性提高了,但是并发性降低了,所以ArrayList 和 Vector 效率提高了。
3-2)解决办法2,使用 Collections.synchronizedList(new ArrayList());
private static void listNotSafe() {
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
for (int i = 0; i < 40; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
通过 Collections的 synchronizedMap , synchronizedSet 反向可以推断出 HashMap 和 HashSet 是线程不安全的
3-3) 解决办法3,使用 CopyOnWriteArrayList --写时复制技术
private static void listNotSafe() {
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList();
for (int i = 0; i < 40; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
CopyOnWriteArrayList 类写时复制原理
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
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();
}
}
copyOnWrtie 容器即写时复制的容器,往容器中添加元素的时候,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 newElements 中添加元素,添加完元素后,再将原容器的引用指向新容器 setArray(new Elements)
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。
4),优化建议
在高并发的环境下建议使用 copyonWriteArrayList来使线程安全
5),扩展
HashSet,HashMap也是线程不安全的,是否会出现ArrayList的问题呢?
public static void main(String[] args) {
setNotSafe();
}
private static void setNotSafe() {
Set<String> set = new HashSet<>();
for (int i = 0; i < 40; i++) {
new Thread(() -> {
set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(set);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
也会出现 java.util.ConcurrentModifiction 并发修改异常 ,HashMap同理
HashSet底层是HashMap key为存入的值,而value 存储的是常量 private static final Object PRESENT = new Object();
HashSet 解决办法 可以使用 CopyOnWriteArraySet
同理 HashMap也是线程不安全的 解决办法是使用 ConcurrentHashMap 来解决