多線程下ArrayList類線程不安全的解決方法及原理

ArrayList類在多線程環境下是線程不安全的，在多線程讀寫情況下會拋出並發讀寫異常（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工具類，取一個八位的隨機字符串 ,還有一個常用的取不重復字符串的方法：system.currentTime() 當前時間戳
 System.out.println(list); 13  }).start(); 14  } 15  } 16 }

 

解決方法：

1，用vector類

　　Vector類 是可以實現自動增長的對象數組，其add操作是用synchronized關鍵字修飾的，從而保證了add方法的線程安全。保證了數據的一致性，但由於加鎖導致訪問性能大大降低。

　　vector類的add方法：

 

2，使用Collections工具類

用Collections工具類將線程不安全的ArrayList類轉換為線程安全的集合類。小體量數據的ArrayList類可以使用這種方法創建線程安全的類。

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

3，使用CopyOnWriteArrayList類（寫時復制，讀寫分離）

CopyOnWrite容器即寫時復制的容器。通俗的理解是當我們往一個容器添加元素的時候，不直接往當前容器添加，而是先將當前容器進行Copy，復制出一個新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再將原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對CopyOnWrite容器進行並發的讀，而不需要加鎖，因為當前容器不會添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。

 public boolean add(E e) {  2     //1、先加鎖
    final ReentrantLock lock = this.lock;  4  lock.lock();  5     try {  6         Object[] elements = getArray();  7         int len = elements.length;  8         //2、拷貝數組
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); 10         //3、將元素加入到新數組中
        newElements[len] = e; 12         //4、將array引用指向到新數組
 setArray(newElements); 14         return true; 15     } finally { 16        //5、解鎖
 lock.unlock(); 18  } 19 }

CopyOnWriteArrayList的整個add操作都是在鎖的保護下進行的。
這樣做是為了避免在多線程並發add的時候，復制出多個副本出來,把數據搞亂了，導致最終的數組數據不是我們期望的。

線程並發的寫，則通過鎖來控制，如果有線程並發的讀，則分幾種情況：
1、如果寫操作未完成，那么直接讀取原數組的數據；
2、如果寫操作完成，但是引用還未指向新數組，那么也是讀取原數組數據；
3、如果寫操作完成，並且引用已經指向了新的數組，那么直接從新數組中讀取數據。