集合类线程不安全问题

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问题现象

从ArrayList入手

public static void main(String[] args) {
        testArrayList();
//        testHashSet();
//        testHashMap();
}

public static void testArrayList() {
    List<String> list = new ArrayList<>();//线程不安全

    for (int i = 1; i <= 30; i++) {
        new Thread(() -> {
            list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
            System.out.println(list);
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
}

报错java.util.ConcurrentModificationException

导致原因

线程并发争抢修改导致，参考给花名册签名情况。

一个人正在写入，另一个同学过来抢夺，导致数据不一致异常。并发修改异常。

解决方案

1. new Vector<>();

   • JDK1.0就存在，ArrayList是JDK1.2出现

   • //查看源码得知，Vector是通过加sync实现线程安全，降低了效率
     public synchronized boolean add(E e) {
         modCount++;
         ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
         elementData[elementCount++] = e;
         return true;
     }
     

2. Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

   • 使用集合的包装方法

   • //查看源码得知，Collections提供了sync的方法，实现线程安全
     public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
         return (list instanceof RandomAccess ?
                 new SynchronizedRandomAccessList<>(list) :
                 new SynchronizedList<>(list));
     }
     

3. new CopyOnWriteArrayList<>()

   • 实现了读写分离，即实现了添加，又将读操作和写操作分离开，不影响效率

   • /** 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object[]进行Copy，复制出一个新的容器Object[] newElements，
     * 然后新的容器Object[] newElements里添加元素，添加完元素之后，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，读和写不同的容器。*/
     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();
         }
     }
     

补充HashSet、HashMap

public static void testHashSet() {
    Set<String> set1 = new HashSet<>();
    Set<String> set2 = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
    Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
    for (int i = 1; i <= 30; i++) {
        new Thread(() -> {
            set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
            System.out.println(set);
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
    new HashSet<>();//底层HashMap<>();
    /**
         * HashMap<>()是k-v键值对，HashSet实现时只保留key值，value是PRESENT  一个常量
         * public boolean add(E e) {
         *      return map.put(e, PRESENT)==null;
         * }
         */
    new HashSet<>().add("a");//
}

public static void testHashMap() {
    Map<String,String> map1 = new HashMap<>();
    Map<String,String> map2 = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
    //注意HashMap使用new ConcurrentHashMap<>()
    Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap<>();
    for (int i = 1; i <= 30; i++) {
        new Thread(() -> {
            map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
            System.out.println(map);
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
}

优化建议

ArrayList、HashSet推荐使用new CopyOnWriteArrayXXX();

HashMap推荐使用new ConcurrentHashMap<>();