Java面試題總結(2)之ArrayList 爲什麼線程不安全

我們先來看看 ArrayList 的 add 操作源碼。

  public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

ArrayList 的不安全主要體現在兩個方面。

• 其一

elementData[size++] = e;

不是一個原子操作，是分兩步執行的。

elementData[size] = e;
size++;

單線程執行這段代碼完全沒問題，可是到多線程環境下可能就有問題了。可能一個線程會覆蓋另一個線程的值。

1. 列表爲空 size = 0。
2. 線程 A 執行完 elementData[size] = e;之後掛起。A 把 "a" 放在了下標爲 0 的位置。此時 size = 0。
3. 線程 B 執行 elementData[size] = e; 因爲此時 size = 0，所以 B 把 "b" 放在了下標爲 0 的位置，於是剛好把 A 的數據給覆蓋掉了。
4. 線程 B 將 size 的值增加爲 1。
5. 線程 A 將 size 的值增加爲 2。
6. 這樣子，當線程 A 和線程 B 都執行完之後理想情況下應該是 "a" 在下標爲 0 的位置，"b" 在標爲 1 的位置。而實際情況確是下標爲 0 的位置爲 "b"，下標爲 1 的位置啥也沒有。

• 其二

ArrayList 默認數組大小爲 10。假設現在已經添加進去 9 個元素了，size = 9。

1. 線程 A 執行完 add 函數中的ensureCapacityInternal(size + 1)掛起了。
2. 線程 B 開始執行，校驗數組容量發現不需要擴容。於是把 "b" 放在了下標爲 9 的位置，且 size 自增 1。此時 size = 10。

3. 線程 A 接着執行，嘗試把 "a" 放在下標爲 10 的位置，因爲 size = 10。但因爲數組還沒有擴容，最大的下標才爲 9，所以會拋出數組越界異常 ArrayIndexOutOfBoundsException