一、死磕Java——多线程下的集合
1.1.ArrayList
都知道ArrayList
是线程不安全的,如果在多线程下使用了ArrayList
会产生什么样的情况,简单看一段代码。
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
代码很简单,就是三个线程向List
集合中添加数据,多次运行不仅结果确多种多样,还会出现报错。
[8b496, 686bd, a5bad]
[8b496, 686bd, a5bad]
[8b496, 686bd, a5bad]
[null, c7fe4]
[null, c7fe4]
[null, c7fe4]
[null, 17e5f, 4efd9]
[null, 17e5f, 4efd9]
[null, 17e5f, 4efd9]
[null, null, 5b8ad]
[null, null, 5b8ad]
[null, null, 5b8ad]
image-20190504131426678
通过查看ArrayList
的add
方法源码就可以看到并没有加锁,所以在多线程环境下肯定会出现线程不安全问题,ArrayList
的add
方法源码如下:
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
1.2.解决ConcurentModificationException
当然要解决ConcurentModificationException
这个问题,这个问题产生的原因就是在多线程下会出现争抢修改导致,即一个线程正在写入,另外一个线程抢去读,导致数据不一致异常。可以使用Vector
或者使用List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
来解决,但是,这两个都不是最好的解决办法,Vector
是使用了synchronized
关键字,使并发性下降,java.util.concurrent
包下,有一个CopyOnWriteArrayList
写时复制类可以解决这个问题,使用CopyOnWriteArrayList
如下:
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock(); // 加锁
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 拷贝一份扩容1
newElements[len] = e; // 写入
setArray(newElements); // 复制回去
return true;
} finally {
lock.unlock(); // 释放锁
}
}
1.3.写时复制的思想
上面我们使用到了CopyOnWriteArrayList
,也简单的看了一下源码,其中CopyOnWrite
就是一个容器,写时复制的容器,往一个容器中添加一个新的元素的时候,不直接就添加进去当前容器,而是先将当前容器进行一个复制,往新的容器中添加一个元素,添加完元素后再将原容器的引用指向新的容器,当然,仅仅对写入操作进行加锁操作,同时可以对容器进行并发行的读,这就是读写分离的思想。
1.4.HashSet
HashSet
也是线程不安全的,底层是HashMap
,虽然底层是HashMap
的k-v
键值对结构,但是HashSet
的add
方法却是可以只添加一个元素的,不是和HashMap
的k-v
键值对结构冲突,而是源码中的v
都是一样的,如下:
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null; // PRESENT是一个object类型的常量
}
当然,既然HashSet
线程不安全,那么java.util.concurrent
包,肯定也会有对应的类CopyOnWriteArraySet
。
1.5.HashMap
HashMap
线程不安全是最常见的,至于为什么线程不安全,可以参看HashMap原码解读,当然java.util.concurrent
包也少不了替代的类了,那就是ConcurrentHashMap
。
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