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出場(chǎng)率比較高的一道多線(xiàn)程安全面試題

xiyang / 2451人閱讀

摘要：程序正常運(yùn)行，輸出了預(yù)期容量的大小這是正常運(yùn)行結(jié)果，未發(fā)生多線(xiàn)程安全問(wèn)題，但這是不確定性的，不是每次都會(huì)達(dá)到正常預(yù)期的。另外，像等都有類(lèi)似多線(xiàn)程安全問(wèn)題，在多線(xiàn)程并發(fā)環(huán)境下避免使用這種集合。

這個(gè)問(wèn)題是 Java 程序員面試經(jīng)常會(huì)遇到的吧。

工作一兩年的應(yīng)該都知道 ArrayList 是線(xiàn)程不安全的，要使用線(xiàn)程安全的就使用 Vector，這也是各種 Java 面試寶典里面所提及的，可能很多工作好幾年的程序員都停留在這個(gè)知識(shí)面上。

先說(shuō)說(shuō)為什么 ArrayList 是線(xiàn)程不安全的吧，來(lái)看以下的代碼。

/**
 * 微信公眾號(hào)：Java技術(shù)棧
 */
public class TestArrayList {

    private static List list = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            testList();
            list.clear();
        }
    }

    private static void testList() throws InterruptedException {
        Runnable runnable = () -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                list.add(i);
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(runnable);
        Thread t2 = new Thread(runnable);
        Thread t3 = new Thread(runnable);

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        t1.join();
        t2.join();
        t3.join();

        System.out.println(list.size());
    }

}

這是它的輸出結(jié)果，我們期望的結(jié)果應(yīng)該都是：30000，然后并不是，這就是傳說(shuō)中的多線(xiàn)程并發(fā)問(wèn)題了。

Exception in thread "Thread-1" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 15786
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:468)
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:480)
    at com.test.thread.TestArrayList.lambda$testList$0(TestArrayList.java:23)
    at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:844)
20332
16100
14941
23749
15631
22118
27417
30000
28691
27843
現(xiàn)象分析

從以上結(jié)果可以總結(jié)出 ArrayList 在并發(fā)情況下會(huì)出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象。

1、發(fā)生 ArrayIndexOutOfBoundsException 異常；

private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
    if (s == elementData.length)
        elementData = grow();
    elementData[s] = e;
    size = s + 1;
}

定位到異常所在源代碼，毫無(wú)疑問(wèn)，問(wèn)題是出現(xiàn)在多線(xiàn)程并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)下，由于沒(méi)有同步鎖的保護(hù)，造成了 ArrayList 擴(kuò)容不一致的問(wèn)題。

2、程序正常運(yùn)行，輸出了少于實(shí)際容量的大??；

這個(gè)也是多線(xiàn)程并發(fā)賦值時(shí)，對(duì)同一個(gè)數(shù)組索引位置進(jìn)行了賦值，所以出現(xiàn)少于預(yù)期大小的情況。

3、程序正常運(yùn)行，輸出了預(yù)期容量的大??；

這是正常運(yùn)行結(jié)果，未發(fā)生多線(xiàn)程安全問(wèn)題，但這是不確定性的，不是每次都會(huì)達(dá)到正常預(yù)期的。

解決方案

既然這樣，那么在高并發(fā)情況下，使用什么樣的列表集合保護(hù)線(xiàn)程安全呢？回到文章最開(kāi)始的地方，使用 Vector，還有別的嗎？當(dāng)然有，篇幅有限，請(qǐng)各位看官期待后續(xù)文章。

另外，像 HashMap, HashSet 等都有類(lèi)似多線(xiàn)程安全問(wèn)題，在多線(xiàn)程并發(fā)環(huán)境下避免使用這種集合。

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引用文字

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