笔记C《ArrayList线程安全》

本文深入探讨了Java中ArrayList、HashSet和HashMap等集合类在线程安全方面的特性及解决方案,包括使用Vector、Collections.synchronizedList、CopyOnWriteArrayList以及ConcurrentHashMap等不同策略,为多线程环境下集合操作的正确性和性能提供指导。

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ArrayList 线程安全

ArrayList 是非线程安全的,如果强制在多进程中使用 ,将会报 ConcurrentModificationException 并发修改异常。

  1. 使用 Vector,效率低下;
  2. 使用 Collections.synchronizedList,实际返回了 SynchronizedList。在进行数据操作是,都加了 synchronized 锁来进行控制。
  3. 使用 CopyOnWriteArrayList,该类会进行写时复制操作。CopyOnWrite容器即写时复制的容器。往一个容器添加元素的时候,不直接往当前容器Object[]添加,而是先将当前object[]进行Copy,复制出一个新的容器Object[] newElements,然后新的容器Object[] newElements 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setArray(newElements);这样做的好处是可以对 copyonwrite 容器进行并发的读,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何元素。所以copyonwrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

实现代码:

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
//        List<String> list = new Vector<>();
//        List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
//        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList();
        for (int i = 0; i < 30; ++i) {
            new Thread(() -> {
                list.add(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4));
                System.out.println(list);
            }).start();
        }
    }
}

扩展 HashSet 和 HashMap 线程安全

HashSet 底层就是 HashMap,默认的 HashSet 是一个初始大小为16,负载因子为 0.75 的 HashMap。所以 HashSet 的多线程安全问题实际上就是 HashMap 的多线程安全问题:

  1. Collections集合类的static方法SynchronizedSet。
  2. CopyOnWriteArraySet:也是写时复制思想,但是内部还是使用CopyOnWriteArrayList实现。

相比于HashSet,HashMap 除了可以使用Collections集合类的synchronizedMap方法外,还可以使 juc包下ConcurrentHashMap类。

  1. Collections 集合类的 static 方法SynchronizedSMap。
  2. ConcurrentHashMap
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
//        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
//        Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
//        Map<String,String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
         Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap();
		
        for(int i = 0;i<30;i++){
            new Thread(()->{
                set.add(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4));
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+set);
            },"thread_set "+i).start();
        }

        for(int i = 0;i<30;i++){
            new Thread(() ->{
                map.put(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4),UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0,1));
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+map);
            },"thread_map "+i).start();
        }

    }
}

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