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出场率比较高的一道多线程安全面试题

技术杂谈 勤劳的小蚂蚁 2个月前 (02-07) 70次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

工作一两年的应该都知道 ArrayList 是线程不安全的,要使用线程安全的就使用 Vector,这也是各种 Java 面试宝典里面所提及的,可能很多工作好几年的程序员都停留在这个知识面上。
先说说为什么 ArrayList 是线程不安全的吧,来看以下的代码。
  1. /**
  2. * 微信公众号:Java技术栈
  3. */
  4. publicclassTestArrayList{
  5.    privatestaticList<Integer> list =newArrayList<>();
  6.    publicstaticvoid main(String[] args)throwsInterruptedException{
  7.        for(int i =0; i <10; i++){
  8.            testList();
  9.            list.clear();
  10.        }
  11.    }
  12.    privatestaticvoid testList()throwsInterruptedException{
  13.        Runnable runnable =()->{
  14.            for(int i =0; i <10000; i++){
  15.                list.add(i);
  16.            }
  17.        };
  18.        Thread t1 =newThread(runnable);
  19.        Thread t2 =newThread(runnable);
  20.        Thread t3 =newThread(runnable);
  21.        t1.start();
  22.        t2.start();
  23.        t3.start();
  24.        t1.join();
  25.        t2.join();
  26.        t3.join();
  27.        System.out.println(list.size());
  28.    }
  29. }
这是它的输出结果,我们期望的结果应该都是:30000,然后并不是,这就是传说中的多线程并发问题了。
  1. Exceptionin thread "Thread-1" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:15786
  2.    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:468)
  3.    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:480)
  4.    at com.test.thread.TestArrayList.lambda$testList$0(TestArrayList.java:23)
  5.    at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:844)
  6. 20332
  7. 16100
  8. 14941
  9. 23749
  10. 15631
  11. 22118
  12. 27417
  13. 30000
  14. 28691
  15. 27843

现象分析

从以上结果可以总结出 ArrayList 在并发情况下会出现的几种现象。
1、发生 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常;
  1. privatevoid add(E e,Object[] elementData,int s){
  2.    if(s == elementData.length)
  3.        elementData = grow();
  4.    elementData[s]= e;
  5.    size = s +1;
  6. }
定位到异常所在源代码,毫无疑问,问题是出现在多线程并发访问下,由于没有同步锁的保护,造成了 ArrayList 扩容不一致的问题。
2、程序正常运行,输出了少于实际容量的大小;
这个也是多线程并发赋值时,对同一个数组索引位置进行了赋值,所以出现少于预期大小的情况。
3、程序正常运行,输出了预期容量的大小;
这是正常运行结果,未发生多线程安全问题,但这是不确定性的,不是每次都会达到正常预期的。

解决方案

既然这样,那么在高并发情况下,使用什么样的列表集合保护线程安全呢?回到文章最开始的地方,使用 Vector,还有别的吗?当然有,篇幅有限,请各位看官期待后续文章。
另外,像 HashMap, HashSet 等都有类似多线程安全问题,在多线程并发环境下避免使用这种集合。

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