Java多线程详解（六）------常见集合的线程不安全实例（NoSafeDemo）

一、ArrayList线程不安全

 如下代码演示：

package com.study.nosafedemo;

import java.util.*;

public class NoSafeDemo {
    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();
        }
    }
}


java.util.ConcurrentModificationException

java.util.ConcurrentModificationException

ArrayList在迭代的时候如果同时对其进行修改就会
抛出java.util.ConcurrentModificationException异常
并发修改异常

看ArrayList的源码
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
没有synchronized线程不安全

二、解决方案：

1、List<String> list = new Vector<>();

看Vector的源码
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
有synchronized线程安全

2、List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Collections提供了方法synchronizedList保证list是同步线程安全的

那HashMap，HashSet是线程安全的吗？也不是
所以有同样的线程安全方法

3、 写时复制

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

三、写时复制

不加锁性能提升出错误，加锁数据一致性但性能下降，怎么解决？

A thread-safe variant of ArrayList in which all mutative operations (add, set, and so on) are implemented by making a fresh copy of the underlying array.
CopyOnWriteArrayList是arraylist的一种线程安全变体，
其中所有可变操作（add、set等）都是通过生成底层数组的新副本来实现的。

 
/**
 * Appends the specified element to the end of this list.
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
 */
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();
    }
}
 
 
 
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器Object[]添加，
而是先将当前容器Object[]进行Copy，复制出一个新的容器Object[] newElements，然后向新的容器Object[] newElements里添加元素。
添加元素后，再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容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。
所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
 
 

扩展1：

Set<String> set = new HashSet<>();//线程不安全

Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();//线程安全

HashSet底层数据结构是什么？
HashMap ?

但HashSet的add是放一个值，而HashMap是放K、V键值对


public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}

private static final Object PRESENT = new Object();

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

扩展2：

Map<String,String> map = new HashMap<>();//线程不安全

Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap<>();//线程安全

代码：

package com.atguigu.gmall.jucdemo;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

/**
 * 请举例说明集合类是不安全的
 */
public class NotSafeDemo {
    public static void main(String[] args) {

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


    }

    private static void setNoSafe() {
        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
        for (int i = 0; i <30 ; i++) {
            new Thread(()->{
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                System.out.println(set);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }

    private static void listNoSafe() {
        //        List<String> list = Arrays.asList("a","b","c");
        //        list.forEach(System.out::println);
        //写时复制
        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        // new CopyOnWriteArrayList<>();
        //Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        //new Vector<>();//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();
                }
    }


}





    /**
     * 写时复制
     CopyOnWrite容器即写时复制的容器。往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器Object[]添加，
     而是先将当前容器Object[]进行Copy，复制出一个新的容器Object[] newElements，然后向新的容器Object[] newElements里添加元素。
     添加元素后，再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容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。
     所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

     *
     *
     *
     *

    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();
        }
    }
     */