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1.ArrayList源碼和多線程安全問題分析
在分析ArrayList線程安全問題之前，我們線對此類的源碼進行分析，找出可能出現線程安全問題的地方，然后代碼進行驗證和分析。
1.1 數據結構
ArrayList內部是使用數組保存元素的，數據定義如下：
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
在ArrayList中此數組即是共享資源，當多線程對此數據進行操作的時候如果不進行同步控制，即有可能會出現線程安全問題。
1.2 add方法可能出現的問題分析
首先我們看一下add的源碼如下：
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
此方法中有兩個操作，一個是數組容量檢查，另外就是將元素放入數據中。我們先看第二個簡單的開始分析，當多個線程執行順序如下所示的時候，會出現最終數據元素個數小于期望值。
按照此順序執行完之后，我們可以看到，elementData[n]的只被設置了兩次，第二個線程設置的值將前一個覆蓋，最后size=n+1。下面使用代碼進行驗證此問題。
1.3 代碼驗證
首先先看下以下代碼，開啟1000個線程，同時調用ArrayList的add方法，每個線程向ArrayList中添加100個數字，如果程序正常執行的情況下應該是輸出：
list size is :10000
代碼如下：
private static List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1000);
private static class IncreaseTask extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("ThreadId:" + Thread.currentThread().getId() + " start!");
for(int i =0; i < 100; i++){
list.add(i);
}
System.out.println("ThreadId:" + Thread.currentThread().getId() + " finished!");
}
}
public static void main(String[] args){
for(int i=0; i < 1000; i++){
executorService.submit(new IncreaseTask());
}
executorService.shutdown();
while (!executorService.isTerminated()){
try {
Thread.sleep(1000*10);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("All task finished!");
System.out.println("list size is :" + list.size());
}
當執行此main方法后，輸出如下：
從以上執行結果來看，最后輸出的結果會小于我們的期望值。即當多線程調用add方法的時候會出現元素覆蓋的問題。
1.4 數組容量檢測的并發問題
在add方法源碼中，我們看到在每次添加元素之前都會有一次數組容量的檢測，add中調用此方法的源碼如下：
ensureCapacityInternal(size + 1);
容量檢測的相關源碼如下：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
容量檢測的流程圖如下所示：
我們以兩個線程執行add操作來分析擴充容量可能會出現的并發問題：
當我們新建一個ArrayList時候，此時內部數組容器的容量為默認容量10，當我們用兩個線程同時添加第10個元素的時候，如果出現以下執行順序，可能會拋出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常。
第二個線程往數組中添加數據的時候由于數組容量為10，而此操作往index為10的位置設置元素值，因此會拋出數組越界異常。
1.5 代碼驗證數組容量檢測的并發問題
使用如下代碼：
private static List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(3);
private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10000);
private static class IncreaseTask extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("ThreadId:" + Thread.currentThread().getId() + " start!");
for(int i =0; i < 1000000; i++){
list.add(i);
}
System.out.println("ThreadId:" + Thread.currentThread().getId() + " finished!");
}
}
public static void main(String[] args){
new IncreaseTask().start();
new IncreaseTask().start();
}
執行main方法后，我們可以看到控制臺輸出如下：
1.6 ArrayList中其他方法說明
ArrayList中其他包含對共享變量操作的方法同樣會有并發安全問題，只需要按照以上的分析方法分析即可。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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