Java8的CompletableFuture在方法內使用不當，導致局部變量出現線程安全問題

最近在項目使用Java8 的CompletableFuture執行一些異步多線程任務，一時疏忽，導致ArrayList出現線程安全問題

就算在方法內使用局部變量，但使用異步多線程執行任務，還是會出現線程安全問題

以下是錯誤、正確使用的示例方法：

package test;

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.stream.IntStream;

/**
 * @version v1.0
 * @description:
 * @author: 47Gamer on 2020.9.16.016 上午 10:24
 */
public class T {


        private static final int SIZE = 1000000;


        public static void main(String[] args) {
            testCompletableFuture();
            testCompletableFuture2();
            testCompletableFuture3();
        }

        /**
         * 非線程安全，有時出現數組下標越界問題
         */
        public static void testCompletableFuture() {
            System.out.println("----start----" + LocalDateTime.now());
            //由於方法后面的add操作，這里的變量相當於全局變量，造成了線程安全問題出現
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            List<CompletableFuture<Void>> futureList = new ArrayList<>();
            IntStream.range(0, SIZE).forEach(i -> {
                //設置隨機返回數字
                CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                    Random random = new Random();
                    return random.nextInt(Integer.MAX_VALUE);
                }).thenAccept(list::add);       //添加到list，出現線程安全問題
                futureList.add(future);
            });
            //主線程阻塞等待所有異步線程完成任務
            futureList.forEach(CompletableFuture::join);
            System.out.println("testCompletableFuture - size :" + list.size());
            System.out.println("----end----" + LocalDateTime.now());
            System.out.println();
        }

        /**
         * 線程安全
         * 方法一：使用CopyOnWriteArrayList(合適讀多寫少的情況)替換ArrayList
         * 方法二：Collections.synchronizedList設置為線程安全類(這里測試比CopyOnWriteArrayList快)
         */
        public static void testCompletableFuture2() {
            System.out.println("----start----" + LocalDateTime.now());
            List<Integer> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
            //List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
            List<CompletableFuture<Void>> futureList = new ArrayList<>();
            IntStream.range(0, SIZE).forEach(i -> {
                //設置隨機返回數字
                CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                    Random random = new Random();
                    return random.nextInt(Integer.MAX_VALUE);
                }).thenAccept(list::add);       //添加到list,不會出現線程安全問題
                futureList.add(future);
            });
            //主線程阻塞等待所有異步線程完成任務
            futureList.forEach(CompletableFuture::join);
            System.out.println("testCompletableFuture2 - size : " + list.size());
            System.out.println("----end----" + LocalDateTime.now());
            System.out.println();
        }


        /**
         * 線程安全
         * 使用join方法再添加到ArrayList
         */
        public static void testCompletableFuture3() {
            System.out.println("----start----" + LocalDateTime.now());
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            List<CompletableFuture<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
            IntStream.range(0, SIZE).forEach(i -> {
                //設置隨機返回數字
                CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                    Random random = new Random();
                    return random.nextInt(Integer.MAX_VALUE);
                });
                futureList.add(future);
            });
            //主線程阻塞等待所有異步線程完成任務，並在join返回結果再添加到ArrayList，就不會出現線程安全問題
            futureList.forEach(future-> list.add(future.join()));
            System.out.println("testCompletableFuture3 - size : " + list.size());
            System.out.println("----end----" + LocalDateTime.now());
        }

}