Java中不同容器类是否线程安全

最新推荐文章于 2024-09-14 15:50:50 发布

转载最新推荐文章于 2024-09-14 15:50:50 发布 · 133 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

原文链接：http://www.cnblogs.com/fei-hsueh/p/6106288.html

文章标签：

#java

本文对比了线程安全容器如Vector与非线程安全容器如ArrayList的差异，详细解析了非线程安全容器在多线程环境下可能出现的问题及解决方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

非线程安全	线程安全
`ArrayList` `LinkedList`	`Vector`
`HashMap`	`HashTable`
`StringBuilder`	`StringBuffer`

区别

容器类线程安全, 非线程安全的区别可以用下面这个例子来表述:

以ArrayList和Vector为例, 同时建立100个线程, 每个线程都向容器中添加100个元素,
最后统计容器内元素的数量, 对于ArrayList来说, 最后的量并不一定是10000个, 甚至会出现IndexOutofBoundsException, 但是对于Vector来说, 最后的量一定是10000个, 且不会出现任何异常. 这便是线程安全与非线程安全的一个直观表现.

非线程安全 != 多线程下不可使用

非线程安全并不意味着不可以在多线程环境下不可使用, 上述问题出现在多个线程操作同一个ArrayList对象, 如果一个ArrayList只在一个线程下进行操作, 还是可以使用ArrayList的.

如何使非线程安全容器类变得线程安全

使用List<Object> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Object>());可以使list变得线程安全.

造成非线程安全的原因

一般来说, 造成非线程安全主要有两个原因:
1. 一个操作不是原子性操作
2. 执行过程中可能被中断

查看ArrayList关于add(E e)的相关源码:

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

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }

    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

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

    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

list中含有null的原因

即使不发生IndexOutofBoundsException异常, 最后的元素总数也不全都是100000个.
问题出现在add(E e)中的elementData[size++] = e;, 这句代码大致会分成以下两步:

elementData[size] = e;
`size++“

如果线程A执行完第1步中断, 线程B开执行add, 执行到第1步时候因为size还未+1, 所以线程B仍会将e赋值给elementData[size], 之后线程B执行+1操作, 线程A也执行+1操作, 也就意味着,并没有对 elementData[size+1]进行赋值, 其值也就为null.

元素总量不符合预期的原因

根本原因在于自加操作不是原子性的

线程B可能在线程A执行size++中间就开始同时执行size++, 这可能会使得线程A,B执行之初时size值相同, 导致元素总量小于预期.

IndexOutofBoundsException产生原因

ArrayList实际上也是一个数组, 只不过可以自动扩容, 出现IndexOutofBoundsException说明在某些情况下, 还未扩容, 就添加元素进去了.

例如,线程A开始执行add(), 执行到ensureExplicitCapacity(int minCapacity)中的条件语句时, 如果此时添加的元素总数==数组的长度-1, 那么并不会执行扩容操作. 但是如果此时, 线程A中断, 线程B开始执行, 此时由于线程A还未添加元素, 元素总数仍==数组的长度-1, 添加元素, 此时若线程A恢复, 开始执行添加元素, 由于此时元素总数==数组的长度, 再向其中添加元素就会抛出IndexOutofBoundsException异常.

Vector

Vector中关于add(E e)的相关源码

public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
}

转载于:https://www.cnblogs.com/fei-hsueh/p/6106288.html