這個問題是 Java 程序員面試經常會遇到的吧。
工作一兩年的應該都知道 ArrayList 是線程不安全的,要使用線程安全的就使用 Vector,這也是各種 Java 面試寶典裏面所提及的,可能很多工作好幾年的程序員都停留在這個知識面上。
先說說爲什麼 ArrayList 是線程不安全的吧,來看以下的代碼。
/**
* 微信公衆號:Java技術棧
*/
public class TestArrayList {
private static List<Integer> list = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
testList();
list.clear();
}
}
private static void testList() throws InterruptedException {
Runnable runnable = () -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
list.add(i);
}
};
Thread t1 = new Thread(runnable);
Thread t2 = new Thread(runnable);
Thread t3 = new Thread(runnable);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t1.join();
t2.join();
t3.join();
System.out.println(list.size());
}
}
這是它的輸出結果,我們期望的結果應該都是:30000,然後並不是,這就是傳說中的多線程併發問題了。
Exception in thread "Thread-1" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 15786
at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:468)
at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:480)
at com.test.thread.TestArrayList.lambda$testList$0(TestArrayList.java:23)
at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:844)
20332
16100
14941
23749
15631
22118
27417
30000
28691
27843
現象分析
從以上結果可以總結出 ArrayList 在併發情況下會出現的幾種現象。
1、發生 ArrayIndexOutOfBoundsException 異常;
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
定位到異常所在源代碼,毫無疑問,問題是出現在多線程併發訪問下,由於沒有同步鎖的保護,造成了 ArrayList 擴容不一致的問題。
2、程序正常運行,輸出了少於實際容量的大小;
這個也是多線程併發賦值時,對同一個數組索引位置進行了賦值,所以出現少於預期大小的情況。
3、程序正常運行,輸出了預期容量的大小;
這是正常運行結果,未發生多線程安全問題,但這是不確定性的,不是每次都會達到正常預期的。
解決方案
既然這樣,那麼在高併發情況下,使用什麼樣的列表集合保護線程安全呢?回到文章最開始的地方,使用 Vector,還有別的嗎?當然有,篇幅有限,請各位看官期待後續文章。
另外,像 HashMap, HashSet 等都有類似多線程安全問題,在多線程併發環境下避免使用這種集合。
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