多线程下ArrayList类线程不安全的解决方法及原理

ArrayList类在多线程环境下是线程不安全的，在多线程读写情况下会抛出并发读写异常（ConcurrentModificationException）：

import java.util.ArrayList;  2 import java.util.List;  3 import java.util.UUID;  4 
public class NoSafeArrayList {  6     public static void main(String[] args) {  7 
        List<String> list=new ArrayList();  9         for (int i=0;i<30;i++) { 10             new Thread(()->{ 11                 list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(8));  //UUID工具类，取一个八位的随机字符串 ,还有一个常用的取不重复字符串的方法：system.currentTime() 当前时间戳
 System.out.println(list); 13  }).start(); 14  } 15  } 16 }

 

解决方法：

1，用vector类

　　Vector类 是可以实现自动增长的对象数组，其add操作是用synchronized关键字修饰的，从而保证了add方法的线程安全。保证了数据的一致性，但由于加锁导致访问性能大大降低。

　　vector类的add方法：

 

2，使用Collections工具类

用Collections工具类将线程不安全的ArrayList类转换为线程安全的集合类。小体量数据的ArrayList类可以使用这种方法创建线程安全的类。

List<String> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList);

3，使用CopyOnWriteArrayList类（写时复制，读写分离）

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，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元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对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) {  2     //1、先加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;  4  lock.lock();  5     try {  6         Object[] elements = getArray();  7         int len = elements.length;  8         //2、拷贝数组
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); 10         //3、将元素加入到新数组中
        newElements[len] = e; 12         //4、将array引用指向到新数组
 setArray(newElements); 14         return true; 15     } finally { 16        //5、解锁
 lock.unlock(); 18  } 19 }

CopyOnWriteArrayList的整个add操作都是在锁的保护下进行的。
这样做是为了避免在多线程并发add的时候，复制出多个副本出来,把数据搞乱了，导致最终的数组数据不是我们期望的。

线程并发的写，则通过锁来控制，如果有线程并发的读，则分几种情况：
1、如果写操作未完成，那么直接读取原数组的数据；
2、如果写操作完成，但是引用还未指向新数组，那么也是读取原数组数据；
3、如果写操作完成，并且引用已经指向了新的数组，那么直接从新数组中读取数据。