List的线程安全

非线程安全的原因

ArrayList与LinkedList都是线程不安全的，以ArrayList的add方法源代码为例：

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

假如线程A和线程B分别往List中插入A和B。

其一：

elementData[size++] = e;这行代码不是原子操作 是分两部执行的 第一步：elementData[size] = e; 第二步：size++;

• 线程A执行第一步 往List中第一个位置插入了数据A，此时线程挂起。
• 线程B执行第一步 此时size仍然为0，于是数据B便覆盖了数据A。
• 线程A执行第二步 将size变为1；线程B执行第二步 将size便为2。
• 最终第一个位置是数据B，第二个位置为null，不符合预期结果。

其二：

ensureCapacityInternal(size + 1);这行代码可能导致ArrayIndexOutOfBoundsException ArrayList默认数组大小为10，假如现在数组中已经有9个元素了:

• 线程A执行这段代码，校验不需要扩容，此时线程挂起。
• 线程B执行这段代码，校验不需要扩容，然后把数据B放在下标为9的位置，size变为10。
• 线程A继续执行，将数据A放在下标为10的位置，此时就会出现ArrayIndexOutOfBoundsException

线程安全的解决办法

既然ArrayList和LinkedList都是线程不安全的，那么有没有办法解决线程安全问题呢？

Vector

通过synchronize关键字修饰方法的线程安全类。

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

Collcetions.synchronizedList(new ArrayList())

利用装饰模式，生成的集合在同步操作代码块中加入mutex的锁，此时进行操作时就是线程安全的了。 注意：此种方法在获取迭代器时没有同步，需要用户手动同步。

public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}

CopyOnWriteArrayList

JDK1.5并发包提供的一个ArrayList线程安全的变体，通过ReentrantLock获取对象锁的方式来实现线程安全。 CopyOnWriteArrayList读取和写入是分离的，在添加或者删除元素的时候都会copy一个副本来操作，而读取的时候是不加锁的，这样既能保证读取的速度又能保证写入的线程安全问题。 后期我们在Java并发框架时再具体分析其源代码

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

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();
    }
}

注意：

• CopyOnWriteArrayList由于是读写分离，可能会产生数据一致性问题。不能保证数据的实时一致性，只能保证数据的最终一致性。
• 由于采用copy方式操作数据，会有两个数组驻扎在内存中，占用内存会比较大。