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.List;
import java.util.UUID;

public class NoSafeArrayList {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list=new ArrayList();
        for (int i=0;i<30;i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(8));  //UUID工具类,取一个八位的随机字符串  ,还有一个常用的取不重复字符串的方法:system.currentTime()  当前时间戳
                System.out.println(list);
            }).start();
        }
    }
}

多线程下ArrayList类线程不安全的解决方法及原理

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:

多线程下ArrayList类线程不安全的解决方法及原理

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。
public boolean add(E e) {
    //1、先加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        //2、拷贝数组
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        //3、将元素加入到新数组中
        newElements[len] = e;
        //4、将array引用指向到新数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
       //5、解锁
        lock.unlock();
    }
}

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。
 
 

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