ArrayList 为什么线程不安全

我们先来看看 ArrayList 的 add 操作源码。

  public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

ArrayList 的不安全主要体现在两个方面。

• 其一：

elementData[size++] = e;

不是一个原子操作，是分两步执行的。

elementData[size] = e;
size++;

单线程执行这段代码完全没问题，可是到多线程环境下可能就有问题了。可能一个线程会覆盖另一个线程的值。

1. 列表为空 size = 0。
2. 线程 A 执行完 elementData[size] = e;之后挂起。A 把 "a" 放在了下标为 0 的位置。此时 size = 0。
3. 线程 B 执行 elementData[size] = e; 因为此时 size = 0，所以 B 把 "b" 放在了下标为 0 的位置，于是刚好把 A 的数据给覆盖掉了。
4. 线程 B 将 size 的值增加为 1。
5. 线程 A 将 size 的值增加为 2。

这样子，当线程 A 和线程 B 都执行完之后理想情况下应该是 "a" 在下标为 0 的位置，"b" 在标为 1 的位置。而实际情况确是下标为 0 的位置为 "b"，下标为 1 的位置啥也没有。

• 其二：

ArrayList 默认数组大小为 10。假设现在已经添加进去 9 个元素了，size = 9。

1. 线程 A 执行完 add 函数中的ensureCapacityInternal(size + 1)挂起了。
2. 线程 B 开始执行，校验数组容量发现不需要扩容。于是把 "b" 放在了下标为 9 的位置，且 size 自增 1。此时 size = 10。
3. 线程 A 接着执行，尝试把 "a" 放在下标为 10 的位置，因为 size = 10。但因为数组还没有扩容，最大的下标才为 9，所以会抛出数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException