一、List常见问题【多线程】

本文详细解析了ArrayList和LinkedList为何不是线程安全的数据结构,揭示了它们在多线程环境下可能出现的问题,并对比了Vector如何实现线程安全。

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一、为什么ArrayList不是线程安全?

    private int size;//size在size++中不能保证原子性,从而产生值覆盖问题

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

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)//多个线程在这里判断错误,导致错过拓容,从而在elementData[size++] = e;中产生数组越界问题
            grow(minCapacity);
    }

两个原因

1、数组越界

线程A开始进入add方法,这时它获取到size的值为9,调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。
线程B此时也进入add方法,它获取到size的值也为9,也开始调用ensureCapacityInternal方法。
线程A发现需求大小为10,而elementData的大小就为10,可以容纳。于是它不再扩容,返回。
线程B也发现需求大小为10,也可以容纳,返回。
线程A开始进行设置值操作, elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。
线程B也开始进行设置值操作,它尝试设置elementData[10] = e,而elementData没有进行过扩容,它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.

2、值覆盖

列表大小为0,即size=0
线程A开始添加一个元素,值为A。此时它执行第一条操作,将A放在了elementData下标为0的位置上。
接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素,且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0,于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。
线程A开始将size的值增加为1
线程B开始将size的值增加为2

二、为什么LinkedList不是线程安全?

transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

  public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

 void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//线程不安全临界点
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

  private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

1、值覆盖

线程A执行到new Node<>(l, e, null)
线程B执行完成后,尾部节点为B线程添加
线程A继续执行last = newNode;覆盖线程B的尾节点

三、为什么Vector是线程安全?

public synchronized void addElement(E obj) {
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = obj;
    }

内部方法加上同步锁,故线程安全。

由于多线程下同步锁效率较低,故Vector不建议使用

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