NotSafeDemo:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.UUID; /*** 集合线程安全案例 */ public class NotSafeDemo { /** * 多个线程同时对集合进行修改 */ public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString()); System.out.println(list); }, "线程" + i).start(); } } }
结果:异常内容
java.util.ConcurrentModificationException
问题: 为什么会出现并发修改异常?
查看 ArrayList 的 add 方法源码
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
那么我们如何去解决 List 类型的线程安全问题?
Vector 是矢量队列,它是 JDK1.0 版本添加的类。继承于 AbstractList,实现了 List, RandomAccess, Cloneable 这些接口。 Vector 继承了 AbstractList,实现了 List;所以,它是一个队列,支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。 Vector 实现了 RandmoAccess 接口,即提供了随机访问功能。
RandmoAccess 是 java 中用来被 List 实现,为 List 提供快速访问功能的。在Vector 中,我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象;这就是快速随机访问。 Vector 实现了 Cloneable 接口,即实现 clone()函数。它能被克隆。
和 ArrayList 不同,Vector 中的操作是线程安全的。
NotSafeDemo 代码修改:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.UUID; import java.util.Vector; /** * 集合线程安全案例 */ public class NotSafeDemo { /** * 多个线程同时对集合进行修改 */ public static void main(String[] args) { List list = new Vector(); for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString());System.out.println(list); }, "线程" + i).start(); } } }
结果没有出现异常。
查看 Vector 的 add 方法
/** * Appends the specified element to the end of this Vector. * * @param e element to be appended to this Vector * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) * @since 1.2 */ public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; }
发现了add 方法被 synchronized 同步修辞,线程安全!因此没有并发异常。
Collections 提供了方法 synchronizedList 保证 list 是同步线程安全的。
NotSafeDemo 代码修改
import java.util.*; /** * 集合线程安全案例 */public class NotSafeDemo { /** * 多个线程同时对集合进行修改 */ public static void main(String[] args) { List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString()); System.out.println(list); }, "线程" + i).start(); } } }
结果也没有出现异常。
查看方法源码
/** * Returns a synchronized (thread-safe) list backed by the specified * list. In order to guarantee serial access, it is critical that * <strong>all</strong> access to the backing list is accomplished * through the returned list.<p> * * It is imperative that the user manually synchronize on the returned * list when iterating over it: * <pre> * List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); * ... * synchronized (list) { * Iterator i = list.iterator(); // Must be in synchronized block * while (i.hasNext()) * foo(i.next()); * } * </pre> * Failure to follow this advice may result in non-deterministic behavior.* * <p>The returned list will be serializable if the specified list is * serializable. * * @param <T> the class of the objects in the list * @param list the list to be "wrapped" in a synchronized list. * @return a synchronized view of the specified list. */ public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) { return (list instanceof RandomAccess ? new SynchronizedRandomAccessList<>(list) : new SynchronizedList<>(list)); }
首先我们对 CopyOnWriteArrayList 进行学习,其特点如下:
它相当于线程安全的 ArrayList。和 ArrayList 一样,它是个可变数组;但是和ArrayList 不同的时,它具有以下特性:
它最适合于具有以下特征的应用程序:List 大小通常保持很小,只读操作远多于可变操作,需要在遍历期间防止线程间的冲突。
它是线程安全的。
因为通常需要复制整个基础数组,所以可变操作(add()、set() 和 remove() 等等)的开销很大。
迭代器支持 hasNext(), next()等不可变操作,但不支持可变 remove()等操作。
使用迭代器进行遍历的速度很快,并且不会与其他线程发生冲突。在构造迭代器时,迭代器依赖于不变的数组快照。
独占锁效率低:采用读写分离思想解决
写线程获取到锁,其他写线程阻塞
复制思想:
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。
这时候会抛出来一个新的问题,也就是数据不一致的问题。如果写线程还没来得及写进内存,其他的线程就会读到了脏数据。
这就是 CopyOnWriteArrayList 的思想和原理。就是拷贝一份。
NotSafeDemo 代码修改
import java.util.*; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; /** * 集合线程安全案例 */ public class NotSafeDemo { /** * 多个线程同时对集合进行修改 */ public static void main(String[] args) { List list = new CopyOnWriteArrayList(); for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString()); System.out.println(list); }, "线程" + i).start(); } } }
结果还是没有问题。
**原因分析(重点)