乔微博 发表于 2022-3-26 10:29:23

线程安全,为什么说ArrayList,LinkedList是线程不安全的,以及CopyOnWrite

概要介绍 
首先说一下什么是线程不安全:线程安全就是多线程访问时,采用了加锁机制,当一个线程访问该类的某个数据时,进行保护,其他线程不能进行访问直到该线程读取完,其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。线程不安全就是不提供数据访问保护,有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。 如图,List接口下面有两个实现,一个是ArrayList,另外一个是vector。 从源码的角度来看,因为Vector的方法前加了,synchronized 关键字,也就是同步的意思,sun公司希望Vector是线程安全的,而希望arraylist是高效的,缺点就是另外的优点。 说下原理(百度的,很好理解): 一个 ArrayList ,在添加一个元素的时候,它可能会有两步来完成: 
1. 在 Items 的位置存放此元素; 
2. 增大 Size 的值。 
在单线程运行的情况下,如果 Size = 0,添加一个元素后,此元素在位置 0,而且 Size=1; 
而如果是在多线程情况下,比如有两个线程,线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停,线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素,因为此时 Size 仍然等于 0 (注意哦,我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦,而线程A仅仅完成了步骤1),所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行,都增加 Size 的值。 
那好,现在我们来看看 ArrayList 的情况,元素实际上只有一个,存放在位置 0,而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。 
示例程序:
1.ArrayList:线程不安全
import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.LinkedList;import java.util.List;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class ArrayListInThread implements Runnable {    // 非线程安全    List list1 = null;    public ArrayListInThread() {      list1 = new ArrayList();    }    public void run() {      try {            Thread.sleep((int) (Math.random() * 2));      } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();      }      list1.add(Thread.currentThread().getName());    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException    {      ThreadGroup group = new ThreadGroup("mygroup");      ArrayListInThread t = new ArrayListInThread();      for (int index = 0; index < 10000; index++) {            Thread thread = new Thread(group, t, String.valueOf(index));            thread.start();      }      while (group.activeCount() > 0) {            Thread.sleep(10);      }      System.out.println();      // 线程安全,就是1万。否则,可能不是10000。      System.out.println(t.list1.size());    }} 结果:不是10000,线程不安全的

2.LinkedList:线程不安全
 
package threadSafe;import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.LinkedList;import java.util.List;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class ArrayListInThread implements Runnable {    // 非线程安全    List list1 = null;    public ArrayListInThread() {      list1 = new LinkedList();    }    public void run() {      try {            Thread.sleep((int) (Math.random() * 2));      } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();      }      list1.add(Thread.currentThread().getName());    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException    {      ThreadGroup group = new ThreadGroup("mygroup");      ArrayListInThread t = new ArrayListInThread();      for (int index = 0; index < 10000; index++) {            Thread thread = new Thread(group, t, String.valueOf(index));            thread.start();      }      while (group.activeCount() > 0) {            Thread.sleep(10);      }      System.out.println();      // 线程安全,就是1万。否则,可能不是10000。      System.out.println(t.list1.size());    }} 结果:

线程安全解决办法 :
方法1: Collections.synchronizedList(new LinkedList())
方法2:    LinkedList和ArrayList换成线程安全的集合,如CopyOnWriteArrayList,ConcurrentLinkedQueue......
方法3:Vector(内部主要使用synchronized关键字实现同步)
3.这里我们用第一种和第二种方法实现线程安全
package threadSafe;import java.util.*;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class ArrayListInThread implements Runnable {    // 非线程安全    List list1 = null;    public ArrayListInThread() {            //list1 =Collections.synchronizedList(new LinkedList());      // 线程安全,synchronized (mutex)      //list1 = Collections.synchronizedList(new ArrayList());      // 线程安全,内部使用ReentrantLock实现       list1 = new CopyOnWriteArrayList();    }    public void run() {      try {            Thread.sleep((int) (Math.random() * 2));      } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();      }      list1.add(Thread.currentThread().getName());    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException    {      ThreadGroup group = new ThreadGroup("mygroup");      ArrayListInThread t = new ArrayListInThread();      for (int index = 0; index < 10000; index++) {            Thread thread = new Thread(group, t, String.valueOf(index));            thread.start();      }      while (group.activeCount() > 0) {            Thread.sleep(10);      }      System.out.println();      // 线程安全,就是1万。否则,可能不是10000。      System.out.println(t.list1.size());    }}  结果:

我们看CopyOnWriteArrayList的源码:使用的是Lock实现同步


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