ArrayList 和 CopyOnWriteArrayList 线程安全测试

最新推荐文章于 2022-11-10 19:20:30 发布

iteye_6967

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分类专栏： Java 文章标签： java

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本文通过性能测试对比了ArrayList与CopyOnWriteArrayList在并发场景下的表现，发现CopyOnWriteArrayList在读操作时无锁，适合作为读多写少的并发场景中的选择。详细分析了两种集合的线程安全性问题，提供了测试代码和结果分析。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

ArrayList 是非线程安全的， CopyOnWriteArrayList 是一个线程安全，并且在读操作时无锁的ArrayList,且适合并发访问。对于集合元素数为10000，线程数量为100的情况下进行性能测试，随着元素数量和线程数量的增加，CopyOnWriteArrayList在增加元素和删除元素时的性能下降非常明显，并且性能会比ArrayList低。但在查找元素这点上随着线程数的增长，性能较ArrayList会好很多。

故在读多写少的并发场景中，CopyOnWriteArrayList较之ArrayList是更好的选择。

下面对两种方式的线程安全进行下测试：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;

public class ThreadSafeDemo {
    public static int demo(final List list, final int testCount) throws InterruptedException {
        ThreadGroup group = new ThreadGroup(list.getClass().getName() + "@" + list.hashCode()); 
        final Random rand = new Random(); 
        
        Runnable listAppender = new Runnable() {  // 这里面实现了Runnable接口类，覆盖了它的run方法
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(rand.nextInt(2));
                } catch (InterruptedException e) {
                    return; 
                } 
                list.add("0"); 
            }
        }; 
        
        for (int i = 0; i < testCount; i++) {
            new Thread(group, listAppender, "InsertList-" + i).start(); 
                             //java.lang.Thread
.Thread(ThreadGroup
 group, Runnable
 target, String
 name)
        
      }
        
        while (group.activeCount() > 0) {
            Thread.sleep(10); 
        }
        
        return list.size(); 
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List unsafeList = new ArrayList(); 
        List safeList = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); // 也可以换成new CopyToWriteArrayList
        final int N = 10000; 
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            unsafeList.clear(); 
            safeList.clear(); 
            int unsafeSize = demo(unsafeList, N); 
            int safeSize = demo(safeList, N); 
            System.out.println("unsafe/safe: " + unsafeSize + "/" + safeSize); 
        }
    }
}

测试的结果为：

unsafe/safe: 9992/10000
unsafe/safe: 9996/10000
unsafe/safe: 9990/10000
unsafe/safe: 9992/10000
unsafe/safe: 9997/10000
unsafe/safe: 9997/10000
unsafe/safe: 9993/10000
unsafe/safe: 9995/10000
unsafe/safe: 9993/10000
unsafe/safe: 9995/10000

之所以会造成不安全线程list数不足10000，主要有两点：

首先我们来看ArrayList的源码：

public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}

主要问题出在size++这块，因为该方法不是线程安全的，所以就有可能出现以下两种情况：

1）线程A和线程B同样取得size=10，然后在相同位置10插入了两遍值，然后在都执行size++，结果size变成了12，这样下次再有线程进来时会在12的位置继续插入值，而11则变成了null，实验下果然如此，但是其实这并不能解释为什么list1.size的值会减少，只能解释为什么list中有的值为null

2) size++这个操作同样不是线程安全的，它分成两个步骤，第一，取size的位置，第二，size位置+1，这样就有可能A线程和B线程同时取到size的位置，然后+1，这样A，B线程执行完size++后,size的值为11而不是12，所以就会有不同的线程同时在一个位置赋值，导致list的数量不足。