原文网址：Java之List系列--ArrayList保证线程安全的方法_IT利刃出鞘的博客-CSDN博客

简介

本文介绍Java中的ArrayList、LinkedList如何进行线程安全的操作、为什么ArrayList不是线程安全的。

这几个问题也是Java后端面试中经常问到的问题。

线程安全的操作方法

ArrayList

方法	示例	原理
Vector	List list = new ArrayList(); 替换为List arrayList = new Vector<>();	使用了synchronized关键字
Collections .synchronizedList(list)	List<String> list = Collections .synchronizedList(new ArrayList<String>()); 操作外部list，实际上修改的是原来list的数据。	所有方法都加了synchronized修饰。加锁的对象是当前SynchronizedCollection实例。
JUC中的 CopyOnWriteArrayList	CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>(); 适用于读多写少的并发场景。	Write的时候总是要Copy（将原来array复制到新的array，修改后，将引用指向新数组）。任何可变的操作（add、set、remove等）都通过ReentrantLock 控制并发。

LinkedList

方法	示例	原理
Collections.synchronizedList(List)	public static List linkedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList());	所有方法都加了synchronized修饰。加锁的对象是当前SynchronizedCollection实例。
JUC中的ConcurrentLinkedQueue	ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue();

线程不安全问题复现

实例

package org.example.a;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;class MyThread extends Thread{public void run(){try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}Demo.arrayList.add(Thread.currentThread().getName() + " " + System.currentTimeMillis());}
}public class Demo{public static List arrayList = new ArrayList();public static void main(String[] args) {Thread[] threadArray = new Thread[1000];for(int i = 0;i < threadArray.length;i++){threadArray[i] = new MyThread();threadArray[i].start();}for(int i = 0;i < threadArray.length;i++){try {threadArray[i].join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}for(int i = 0;i < arrayList.size(); i++){System.out.println(arrayList.get(i));}}
}

运行结果

Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 49at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:459)at org.example.a.MyThread.run(Demo.java:13)
Thread-3 1590288167830
Thread-7 1590288167834
Thread-57 1590288167834
...
null
Thread-951 1590288168255
Thread-254 1590288168255
...

总共有四种情况：

正常输出
输出值为null;
数组越界异常;
某些线程没有输出值;

线程不安全的原因分析

ArrayList源码

public boolean add(E e) {// 确保ArrayList的长度足够ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!// ArrayList加入elementData[size++] = e;return true;
}private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);
}// 如果超过界限 数组长度增长
private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// minCapacity is usually close to size, so this is a win:elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

在上述过程中，会出问题的地方是: 1. 增加元素 2. 扩充数组长度;

情景1：增加元素

增加元素过程中较为容易出现问题的地方是elementData[size++] = e;。赋值的过程可以分为两个步骤elementData[size] = e; size++;。

例如size为1，有两个线程，分别加入字符串“a”与字符串“b”：

如果四条语句按照：1,2,3,4执行，那么没有问题。

如果按照1,3,2,4来执行，就会出错。以下步骤按时间先后排序：

线程1 赋值 element[1] = "a"; 随后因为时间片用完而中断;
线程2 赋值 element[1] = "b; 随后因为时间片用完而中断;
此处导致了之前所说的一个问题(有的线程没有输出); 因为后续的线程将前面的线程的值覆盖了。
线程1 自增 size++; (size=2)
线程2 自增 size++; (size=3)
此处导致了某些值为null的问题。因为原来size=1, 但是因为线程1与线程2都将值赋值给了element[1]，导致了element[2]内没有值，被跳过了。此时指针index指向了3，所以导致了值为null的情况。

情景2：数组越界

例如：size为2，数组长度限制为2，有两个线程，分别加入字符串“a”与字符串“b”：

如果四条语句按照：1,2,3,4,5,6执行，那么没有问题。

前提条件: 当前size=2 数组长度限制为2。

如果按照1,3,2,4来执行，就会出错。以下步骤按时间先后排序：

语句1：线程1 判断数组是否越界。因为size=2 长度为2，没有越界，将进行赋值操作。但是因为时间片用完而中断。
语句4：线程2 判断数组是否越界。因为size=2 长度为2，没有越界，将进行赋值操作。但是因为时间片用完而中断。
语句2,3：线程1重新获取到时间片，上文判断了数组不会越界，所以进行赋值操作element[size]=“a”，并且size++
语句5,6：线程2重新获取到时间片，上文判断了数组不会越界，所以进行赋值操作。但是此时的size=3了，再执行element[3]="b"导致了数组越界。

由此处可以看出因为数组的当前指向size并未进行加锁的操作，导致了数组越界的情况出现。

其他网址

ArrayList 线程安全问题_Java_Be yourself.-CSDN博客

LinkedList的线程安全处理_筱白to的博客-CSDN博客_线程安全的linkedlist

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