CopyOnWriteArrayList线程安全分析

CopyOnWriteArrayList是开发过程中常用的一种并发容器，多用于读多写少的并发场景。但是CopyOnWriteArrayList真的能做到完全的线程安全吗？ 答案是并不能。

一、CopyOnWriteArrayList原理

　　我们可以看出当我们向容器添加或删除元素的时候，不直接往当前容器添加删除，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删除元素，添加删除完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器，整个过程加锁，保证了写的线程安全。

    public boolean add(E e) {
        synchronized (lock) {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        }
    }

    public E remove(int index) {
        synchronized (lock) {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            E oldValue = get(elements, index);
            int numMoved = len - index - 1;
            if (numMoved == 0)
                setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
            else {
                Object[] newElements = new Object[len - 1];
                System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
                System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                                 numMoved);
                setArray(newElements);
            }
            return oldValue;
        }
    }

　　而因为写操作的时候不会对当前容器做任何处理，所以我们可以对容器进行并发的读，而不需要加锁，也就是读写分离。

    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }

　　一般来讲我们使用时，会用一个线程向容器中添加元素，一个线程来读取元素，而读取的操作往往更加频繁。写操作加锁保证了线程安全，读写分离保证了读操作的效率，简直完美。

二、数组越界

　　但想象一下如果这时候有第三个线程进行删除元素操作，读线程去读取容器中最后一个元素，读之前的时候容器大小为i，当去读的时候删除线程突然删除了一个元素，这个时候容器大小变为了i-1，读线程仍然去读取第i个元素，这时候就会发生数组越界。 

　　测试一下，首先向CopyOnWriteArrayList里面塞10000个测试数据，启动两个线程，一个不断的删除元素，一个不断的读取容器中最后一个数据。

    public void test(){
        for(int i = 0; i<10000; i++){
            list.add("string" + i);
        }

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if (list.size() > 0) {
                        String content = list.get(list.size() - 1);
                    }else {
                        break;
                    }
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if(list.size() <= 0){
                        break;
                    }
                    list.remove(0);
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

　　运行，可以看出删除到第7个元素的时候就发生了数组越界：

　

 

　　从上可以看出CopyOnWriteArrayList并不是完全意义上的线程安全，如果涉及到remove操作，一定要谨慎处理。