6.ArrayList线程安全问题

题出问题

我们知道ArrayList是线程不安全，请编写一个不安全的案例并给出解决方案？

单线程环境

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);
        }
    }
}

多线程环境

为什么多线程环境下ArrayList是线程不安全的？因为在进行写操作（add方法）的时候，方法上为了保证并发性，没有添加synchronized修饰。

当我们同时启动30个线程去操作List的时候

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        for (long i = 0; i < 30; i++) {
            new Thread(() -> {

                list.add("hello");
                list.add("world");
                list.add("java");
                System.out.println(list);

            }).start();
        }

    }
}

我们运行发现报了java.util.ConcurrentModificationException（并发修改的异常）

解决方案

方案一：Vector

采用Vector实现线程安全，Vector在方法上加了锁，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，导致并发性下降。

方案二：Collections.synchronized()

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

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。

• 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。

• CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

查看add方法源码

1. 首先需要加锁

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

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);//扩容一个单位，复制到新数组

3. 然后在把扩容后的空间，填写上需要add的内容

   newElements[len] = e;

4. 最后把内容set到Array中

应用场景：一般用于黑/白名单，这样的地方，标准的读多写少场景

HashSet线程不安全

用CopyOnWriteArraySet（底层还是用的CopyOnWriteArrayList）

HashMap线程不安全

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

2. 使用ConcurrentHashMap

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