2019年Java大厂面试题讲解（周阳） 之Collection线程不安全的举例

前言

1、当我们执行下面语句的时候，底层进行了什么操作

new ArrayList<Integer>();

  
 

  
1
 

底层创建了一个空的数组，伴随着初始值为10
当执行add方法之后，如果超过了10，那么会进行扩容，扩容的大小为原来的一半，也就是5个，使用下列方法扩容

Arrays.copyOf(elementData, netCapacity)

  
 

  
1
 

单线程环境下

单线程环境的ArrayList是不会有问题的

public class ArrayListNotSafeDemo { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); for(String element : list) { System.out.println(element); } }
}

  
 

  
1
  
2
  
3
  
4
  
5
  
6
  
7
  
8
  
9
  
10
  
11
  
12
  
13
 

多线程环境

为什么ArrayList是线程不安全的？因为进行写操作的时候，方法上为了保证并发性，没有添加sychronized修饰，所以并发性写的时候，就会出现问题。

当我们同事启动30个线程去操作List的时候

/**
 * 集合类线程不安全举例
 * @author: 轻狂书生
 * @create: 2020-03-12-20:15
 */
public class ArrayListNotSafeDemo { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 30; i++) { new Thread(() -> { list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8)); System.out.println(list); }, String.valueOf(i)).start(); } }
}

  
 

  
1
  
2
  
3
  
4
  
5
  
6
  
7
  
8
  
9
  
10
  
11
  
12
  
13
  
14
  
15
  
16
  
17
  
18
 

这个时候出现了错误，也就是java.util.ConcurrentModificationException

这个异常是并发修改的异常

解决方案

方案一：Vector

第一种方法，就是不用ArrayList这种不安全的List实现类。而采用Vector，线程安全的
关于Vector如何实现线程安全的，而方法上加了锁，即synchronized

这样就每次只能够一个线程进行操作，所以不会出现线程不安全的问题，但是因为加锁了，并导致并发性下降。

方案二：Collections.sychronized()

List<String> list = Collections.sychronizedList(new List());

  
 

  
1
 

采用Collections集合工具类，在ArrayList外面包装一层同步机制

方案三：采用JUC里面的方法

CopyOnWriteArrayList：写时复制，主要是一种读写分离的思想

写时复制，CopyOnWrite容器即写时复制的容器，往一个容器中添加元素的时候，不直接往当前容器Object[]添加，而是先将Object[]进行copy，复制出一个新的容器object[] newElements，然后新的容器Object[] newElements里添加原始，添加元素完后，在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容器进行并发的度，而不需要加锁，因为当前容器不需要添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

就是写的时候，把ArrayList扩容一个出来，然后把值填写上去，在通知其他的线程，ArrayList的引用指向扩容后的

查看底层add方法源码

   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(); } }

  
 

  
1
  
2
  
3
  
4
  
5
  
6
  
7
  
8
  
9
  
10
  
11
  
12
  
13
  
14
 

首先需要加锁

final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();

  
 

  
1
  
2
 

然后在末尾扩容一个单位

Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);  

  
 

  
1
  
2
  
3
 

然后在把扩容后的空间，填写上需要add的内容

newElements[len] = e;

  
 

  
1
 

最后把内容set到Array中

HashSet线程不安全

CopyOnWriteArraySet
底层还是使用CopyOnWriteArrayList进行实例化

HashSet底层结构

同理HashSet的底层结构就是HashMap

但是为什么我调用 HashSet.add()的方法，只需要传递一个元素，而HashMap是需要传递key-value键值对？

首先我们查看hashSet的add方法

 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; }

  
 

  
1
  
2
  
3
 

我们能发现但我们调用add的时候，存储一个值进入map中，只是作为key进行存储，而value存储的是一个Object类型的常量，也就是说HashSet只关心key，而不关心value.

HashMap线程不安全

同理HashMap在多线程环境下，也是不安全的

 public static void main(String[] args) { Map<String, String> map = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < 30; i++) { new Thread(() -> { map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8)); System.out.println(map); }, String.valueOf(i)).start(); } }

  
 

  
1
  
2
  
3
  
4
  
5
  
6
  
7
  
8
  
9
  
10
  
11
 

解决方法

1、使用Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

2、使用 ConcurrentHashMap

Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();

  
 

  
1
 

文章来源: blog.csdn.net，作者：轻狂书生FS，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：blog.csdn.net/LookForDream_/article/details/105831364