Java集合 安全 问题

集合 安全 问题

  1. 集合不安全现象

    • ArrayList、HashSet、HashMap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
    List<String> list = new ArrayList<>();//线程不安全
    Set<String> set = new HashSet<>();//线程不安全
    Map<String,String> map = new HashMap<>();//线程不安全
    
    for (int i = 0; i <30 ; i++) {
                new Thread(()->{
                    list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                    System.out.println(list);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
    
    • ArrayList原因分析
      ArrayList的源码add()方法中没有synchronized、线程不安全

      public boolean add(E e) {
          ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
          elementData[size++] = e;
          return true;
      }
      
  2. 解决方案

    1. 换成线程安全的Vector()方法、Vector的源码中add()方法有synchronized、线程安全

      //List<String> list = new Vector<>();
      
      public synchronized boolean add(E e) {
          modCount++;
          ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
          elementData[elementCount++] = e;
          return true;
      }
      
    2. 利用Collections提供了方法**Collections.synchronizedList()**保证list是同步线程安全的

      List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
      
      for (int i = 0; i <30 ; i++) {
                  new Thread(()->{
                      list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                      System.out.println(list);
                  },String.valueOf(i)).start();
              }
      
    3. 使用写时复制、**CopyOnWriteArrayList()**是Arraylist的一种线程安全变体,其中所有可变操作(add、set等)都是通过生成底层Object[ ]数组的新副本来实现的。

      //List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
      
      //底层源码
      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,读和写使用不同的容器。
  3. 与ArrayList相类比,HashSet和HashMap也有写时复制:

    Set<String> set = new HashSet<>();//线程不安全
    Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();//线程安全
    
    Map<String,String> map = new HashMap<>();//线程不安全
    Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap<>();//线程安全
    
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