高并发下ArrayList空值(null)问题

最新推荐文章于 2025-05-21 20:20:42 发布

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本文通过实例演示了ArrayList在多线程环境下可能出现的问题，并深入分析了其内部数据结构及源码，揭示了ArrayList非线程安全的原因。同时，提出了几种解决方案。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

对于ArrayList，有一篇blog专门的介绍，它不适用于多线程环境中，废话不多说，直接上代码让大家看个明白!

public class ArrayListTest {
    @Test
    public void test() {
        List<Person> personList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Person person = new Person();
                    person.setAge(finalI);
                    person.setName("name" + finalI);
                    personList.add(person);
                }
            }
            ).start();
        }
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        print(personList);
    }

    public void print(List<Person> personList) {
        System.out.println(personList.size());
        personList.forEach(item -> {
            if (item == null) {
                System.out.println("值" + item);
            }
        });
    }
}

这个写了一个测试类，开了9个线程往arrarList里面添加值, 其中Person就只有两个属性 age(int),name(string)，您能想到打印的结果吗？

有些人说这还不简单呀，

就ok了！

但是真的是这样吗？

其实大部分情况下，确实打印的结果是9,有少数几次是

值null

为什么会出现值为null的情况呢？

这就要从ArrayList的数据结构和源码分析了。博客写的很清楚，这里就不多啰嗦了。关键点是，ArrayList的add的方法不是线程安全的。还是带大家大致看下源码吧！

public boolean add(E e) {  //添加元素 复写了接口List里面的方法,这个方法没有任何的锁，也没有看到cas
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // 增加修改记录方法
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {  
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {  //如果是开始空的数据，这时需要将list的大小设置为10个
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);  //这里面就不看了，无非就是扩扩容
}

分析：ArrayList方法添加方法是非线程安全的，添加操作可以简单理解为两个步骤

1.给索引位置赋值

2.size加1

如果现在有两个线程a,b，size为5，索引为4，a线程读到索引位值时，将值赋值到这个位置，这时cpu时间片让出，b线程读到的索引位置也是4，将size加1。这个时候a线程恢复cpu时间片，size加1。这样，索引位置值变成了a线程赋值的值，b线程的值被覆盖了，但是size却加了2次，这样取值的时候自然就取到了空值。

解决办法:

1.尽量避免在多线程的环境中使用ArrayList.

2.使用Collections.synchronizedList 方法包装list，它里面使用的是synchronized关键字来实现线程安全的。

3.CopyOnWriteArrayList（线程安全，基于copy思想，但是数据过多，可能导致gc频繁，需要衡量。）

4.......