一、集合类不安全问题之并发修改异常和写时复制处理方案
我们都知道ArrayList是线程不安全的，请编写一个不安全案例，并给出解决办法
package com.jiguiquan.www;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
/**
** 集合类不安全问题
* ArrayList：线程不安全
* @author jiguiquan
*
*/
public class CollectionNotSafe {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
//使用三个线程，分别向list中添加3组数据
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
执行结果如下：
明显地，在多线程环境下，ArrayList的简单add操作就已经开始报异常了，异常类为“ConcurrentModificationException”
ConcurrentModificationException：并发修改异常，此异常在多线程集合类操作中很常见，就想空指针异常一样常见；
思考报错问题的思路基本分以下几步走——成为一个优秀的JAVA工程师必不可少的方法论和思维模式：
1、故障现象：java.util.ConcurrentModificationException；
2、导致原因：并发时争抢修改导致，好比一个人正在签名，另一个突然过来抢，那么名册上会出现一个长长的划痕，即并发修改异常；
3、解决方案(千万不要直接回答：加锁)：
3.1、使用Vector代替ArrayList:
List<String> list = new Vector<>();
使用Vector可以顺利解决此并发修改问题；
但是我们对比以下Vector和ArrayList后发现：Vector是JDK1.0就出现的集合类，而ArrayList是JDK1.2才出现的，如果Vector很好的话，又不会出现这样的报错，那么又何必再出现ArrayList呢；
原因就在于，Vector是通过增加Synchronized锁的方式实现的线程安全，这种方式对并发的牺牲比较大，这也是为什么我们很少见到Vector的原因所在；
这里也是我们经常对比ArrayList和Vector的地方：线程安全用Vector，线程不安全用ArrayList；
3.2、使用Collections工具类中的synchronizedList()方法将普通ArrayList包装转化为一个线程安全的加锁的ArrayList；
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
但是此方法和Vector一样，是通过加锁的方式实现的线程安全，也不是最优的；
3.3、使用JUC包提供的写时复制CopyOnWriteArrayList
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
以上三种解决方案，实际运行结果都如下：
以上三种方案都可以解决ArrayList的多线程环境下“并发修改异常”；
前两种没什么讲的，我们来看看第三种的源码add方法：
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();
}
}
分析：
在执行add操作的时候，即写入的时候，首先先将之前的数组先拷贝一份，然后执行增加元素操作，增加完之后，迅速将之前的数组更新为增加过元素的这个新数组，之前的作废；
4、优化建议（同样的错误不犯第二次）：在读多写少的时候推荐使用写时复制 CopyOnWriteArrayList类；
二、集合类不安全值Set
不安全案例：
package com.jiguiquan.www;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
/**
** 集合类不安全之Set
* @author jiguiquan
*
*/
public class SetNotSafe {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new HashSet<>();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(() -> {
set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
System.out.println(set);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
执行结果如下：
显然，跟刚刚的ArrayList报了一样的异常，并发修改异常；
1、故障现象：java.util.ConcurrentModificationException；
2、导致原因：
3、解决办法，和ArrayList类似：
3.1、使用Collections工具类下面的synchronizedSet()方法将普通的HashSet包装转化为线程安全的加锁的HashSet；
Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
3.2、使用JUC并发包下面的写时复制CopyOnWriteArraySet：
Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
解决方案后的运行结果如下：
三、集合类不安全之Map
不安全案例：
package com.jiguiquan.www;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
/**
** 集合类不安全之Map
* @author jiguiquan
*
*/
public class MapNotSafe {
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();
}
}
}
执行结果如下：
显然，跟刚刚的ArrayList报了一样的异常，并发修改异常；
1、故障现象：java.util.ConcurrentModificationException；
2、导致原因：
3、解决办法，和ArrayList类似：
3.1、使用Collections工具类中的synchronizedMap()方法将普通的HashMap包装为线程安全的带锁的Map；
Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
3.2、使用JUC并发包下的ConCurrentHashMap代替普通的HashMap
Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
解决方案后的运行结果如下：
常见的集合类安全性问题主要也就是ArrayList、HashSet、HashMap这几类；
