线程安全与不安全集合

线程不安全集合:

  • ArrayList
  • LinkedList
  • HashMap
  • HashSet
  • TreeMap
  • TreeSet
  • StringBulider

线程安全集合:

  • Vector
  • HashTable
  • Properties

集合线程安全与解决方案

ArrayList线程安全问题

package com.raicho.mianshi.mycollection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID; /**
* @author: Raicho
* @Description:
* @program: mianshi
* @create: 2020-07-17 15:32
**/
public class ArrayListConcurrentDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 30; ++i) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4));
System.out.println(list);
}).start();
}
}
}

运行报错:

ArrayList是线程不安全的,add()方法并没有加锁(synchronized),多线程环境下会抛出ConcurrentModificationException

解决方案:

  • 使用Vector类(使用了synchronized),效率极低

  • 使用Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()):内部直接将接受的List对象传递给静态内部类SynchronizedList对象,然后Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())返回的List对象的调用方法都是直接调用输入List对象的方法,但是加了synchronized,类似装饰器模式,也是对输入List的一种增强:
package com.raicho.mianshi.mycollection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.UUID; /**
* @author: Raicho
* @Description:
* @program: mianshi
* @create: 2020-07-17 15:32
**/
public class ArrayListConcurrentDemo { public static void main(String[] args) {
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
for (int i = 0; i < 50; ++i) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}

源码:

static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list, Object mutex) {
return (list instanceof RandomAccess ?
new SynchronizedRandomAccessList<>(list, mutex) :
new SynchronizedList<>(list, mutex));
} static class SynchronizedList<E>
extends SynchronizedCollection<E>
implements List<E> {
private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L; final List<E> list; SynchronizedList(List<E> list) {
super(list);
this.list = list;
}
SynchronizedList(List<E> list, Object mutex) {
super(list, mutex);
this.list = list;
} public boolean equals(Object o) {
if (this == o)
return true;
synchronized (mutex) {return list.equals(o);}
}
public int hashCode() {
synchronized (mutex) {return list.hashCode();}
} public E get(int index) {
synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}
public E set(int index, E element) {
synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}
public void add(int index, E element) {
synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {
synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
} public int indexOf(Object o) {
synchronized (mutex) {return list.indexOf(o);}
}
public int lastIndexOf(Object o) {
synchronized (mutex) {return list.lastIndexOf(o);}
} public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
synchronized (mutex) {return list.addAll(index, c);}
} public ListIterator<E> listIterator() {
return list.listIterator(); // Must be manually synched by user
} public ListIterator<E> listIterator(int index) {
return list.listIterator(index); // Must be manually synched by user
} public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
synchronized (mutex) {
return new SynchronizedList<>(list.subList(fromIndex, toIndex),
mutex);
}
} @Override
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
synchronized (mutex) {list.replaceAll(operator);}
}
@Override
public void sort(Comparator<? super E> c) {
synchronized (mutex) {list.sort(c);}
} private Object readResolve() {
return (list instanceof RandomAccess
? new SynchronizedRandomAccessList<>(list)
: this);
}
}
  • CopyOnWriteArrayList:写时复制是一种读写分离的思想,在并发读的时候不需要加锁,因为它能够保证并发读的情况下不会添加任何元素。而在并发写的情况下,需要先加锁,但是并不直接对当前容器进行写操作。而是先将当前容器进行复制获取一个新的容器,进行完并发写操作之后,当之前指向原容器的引用更改指向当前新容器。也就是说,并发读和并发写是针对不同集合,因此不会产生并发异常
package com.raicho.mianshi.mycollection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; /**
* @author: Raicho
* @Description:
* @program: mianshi
* @create: 2020-07-17 15:32
**/
public class ArrayListConcurrentDemo { public static void main(String[] args) {
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 0; i < 30; ++i) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().randomUUID().toString().substring(0, 4));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}

源码:

// CopyOnWriteArrayList.java
public boolean add(E e) {
// 写操作加锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 原有容器复制一份
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 创建一个容器,将原来的数据复制到新容器中,并且还有一个位置空余
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 将新元素添加到空余位置
newElements[len] = e;
// 将原来指向旧容器的引用指向新容器
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 写操作完成,解锁
lock.unlock();
}
} public E set(int index, E element) {
// 更新操作类似
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
E oldValue = get(elements, index); if (oldValue != element) {
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
newElements[index] = element;
setArray(newElements);
} else {
// Not quite a no-op; ensures volatile write semantics
setArray(elements);
}
return oldValue;
} finally {
lock.unlock();
}
} // 读操作不加锁
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}

在添加元素e完后,再调用setArray(newElements);函数重新赋值,之前指向原容器的引用更改指向当前新容器

HashSet线程安全问题

HashSet底层就是一个HashMap,默认的HashSet是一个初始大小为16,负载因子为0.75的HashMap:

HashSet的多线程安全问题实际上就是HashMap的多线程安全问题:

package com.raicho.mianshi.mycollection;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
/**
* @author: Raicho
* @Description:
* @program: mianshi
* @create: 2020-07-17 17:03
*
* HashSet多线程不安全问题
* HashSet底层就是HashMap,因此这个案例也是HashMap多线程不安全问题的演示
*/
public class HashSetThreadUnsafe {
public static void main(String[] args) {
Set<String> sets = new HashSet<>();
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
new Thread(() -> {
sets.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 4));
System.out.println(sets);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}

解决方案:

  • Collections集合类的static方法SynchronizedSet
  • CopyOnWriteArraySet:也是写时复制思想,但是内部还是使用CopyOnWriteArrayList实现:
public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E>
implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5457747651344034263L; private final CopyOnWriteArrayList<E> al; /**
* Creates an empty set.
*/
public CopyOnWriteArraySet() {
// 构造器内部实例化了一个CopyOnWriteArrayList
al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}
// ...
}

HashMap多线程安全的解决方案

相比于HashSet,HashMap除了可以使用Collections集合类的synchronizedMap方法外,还可以使用juc包下ConcurrentHashMap类。

package com.raicho.mianshi.mycollection;

import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet; /**
* @author: Raicho
* @Description:
* @program: mianshi
* @create: 2020-07-17 17:03
*/
public class HashMapThreadUnsafe {
public static void main(String[] args) {
Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
new Thread(() -> {
map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0, 4));
System.out.println(map);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}

Java集合多线程安全的更多相关文章

  1. 备战金三银四!一线互联网公司java岗面试题整理:Java基础+多线程+集合+JVM合集!

    前言 回首来看2020年,真的是印象中过的最快的一年了,真的是时间过的飞快,还没反应过来年就夸完了,相信大家也已经开始上班了!俗话说新年新气象,马上就要到了一年之中最重要的金三银四,之前一直有粉丝要求 ...

  2. Java集合专题总结(1):HashMap 和 HashTable 源码学习和面试总结

    2017年的秋招彻底结束了,感觉Java上面的最常见的集合相关的问题就是hash--系列和一些常用并发集合和队列,堆等结合算法一起考察,不完全统计,本人经历:先后百度.唯品会.58同城.新浪微博.趣分 ...

  3. Java 集合系列04之 fail-fast总结(通过ArrayList来说明fail-fast的原理、解决办法)

    概要 前面,我们已经学习了ArrayList.接下来,我们以ArrayList为例,对Iterator的fail-fast机制进行了解.内容包括::1 fail-fast简介2 fail-fast示例 ...

  4. Java Thread 多线程 介绍

    1.线程概述 几乎所有的操作系统都支持同时运行多个任务,一个任务通常就是一个程序,每个运行中的程序就是一个进程. 当一个程序运行时,内部可能包含了多个顺序执行流,每个顺序执行流就是一个线程. 2.线程 ...

  5. Java集合面试题

    1.Java集合框架是什么?说出一些集合框架的优点? 每种编程语言中都有集合,最初的Java版本包含几种集合类:Vector.Stack.HashTable和Array.随着集合的广泛使用,Java1 ...

  6. Java集合源码分析(四)Vector<E>

    Vector<E>简介 Vector也是基于数组实现的,是一个动态数组,其容量能自动增长. Vector是JDK1.0引入了,它的很多实现方法都加入了同步语句,因此是线程安全的(其实也只是 ...

  7. Java集合源码分析(二)ArrayList

    ArrayList简介 ArrayList是基于数组实现的,是一个动态数组,其容量能自动增长,类似于C语言中的动态申请内存,动态增长内存. ArrayList不是线程安全的,只能用在单线程环境下,多线 ...

  8. Java 集合系列11之 Hashtable详细介绍(源码解析)和使用示例

    概要 前一章,我们学习了HashMap.这一章,我们对Hashtable进行学习.我们先对Hashtable有个整体认识,然后再学习它的源码,最后再通过实例来学会使用Hashtable.第1部分 Ha ...

  9. Java集合系列:-----------04fail-fast总结(通过ArrayList来说明fail-fast的原理以及解决办法)

    前面,我们已经学习了ArrayList.接下来,我们以ArrayList为例,对Iterator的fail-fast机制进行了解.内容包括::1 fail-fast简介2 fail-fast示例3 f ...

随机推荐

  1. Eclipse 找不到或者无法加载主类

    最近因为频繁练习JDBC更换了几次驱动jar包,然后突然发现出现了找不到或者无法加载主类的错误, 项目上出现了一个感叹号. 解决方法: 项目-右键 properties-java Build Path ...

  2. Cell的重用原理

    iOS设备的内存有限,如果用UITableView显示成千上万条数据,就需要成千上万个UITableViewCell对象的话,那将会耗尽iOS设备的内存.要解决该问题,需要重用UITableViewC ...

  3. 基于Autolayout的动画

    在修改了约束之后,只要执行下面代码,就能做动画效果 [UIView animateWithDuration:1.0 animations:^{ [添加了约束的view的父控件 layoutIfNeed ...

  4. js trim()方法

    从字符串中移除前导空格.尾随空格和行终止符. 语法 stringObj.trim() 参数 stringObj 必选.String 对象或字符串.trim 方法不修改该字符串. 返回值 已移除前导空格 ...

  5. JWT+ASP.NET Core集成方案

    JWT JSON Web Token 经过数字签名后,无法伪造,一个能够在各方之间安全的传输JSON对象的开放标准(RFC 7519) 参考前文 [翻译]Introduction to JSON We ...

  6. linux13

    ansible-playbook实现MySQL的二进制部署 Ansible playbook实现apache批量部署,并对不同主机提供以各自IP地址为内容的index.html http的报文结构和状 ...

  7. python 定时任务apscheduler的使用

    apscheduler 的使用   我们项目中总是避免不了要使用一些定时任务,比如说最近的项目,用户点击报名考试以后需要在考试日期临近的时候推送小程序消息提醒到客户微信上,翻了翻 fastapi 中的 ...

  8. 微服务从代码到k8s部署应有尽有系列(六、订单服务)

    我们用一个系列来讲解从需求到上线.从代码到k8s部署.从日志到监控等各个方面的微服务完整实践. 整个项目使用了go-zero开发的微服务,基本包含了go-zero以及相关go-zero作者开发的一些中 ...

  9. jenkins pipeline构建项目

    以前用的jenkins自由风格发布代码.界面丑陋,出现问题位置不够清晰.今天改进一下流程使用jenkins pipeline构建项目. 学习使我快乐 步骤一.安装pipeline插件 点击系统管理-& ...

  10. Python "爬虫"出发前的装备之一正则表达式

    1. 正则表达式 正则表达式是一种模板表达式语言 通过定义规则去匹配.查找.替换.分割一个长字符串中特定的子字符信息. 如在一篇文章中查找出所有合法的电子邮箱地址,则可以先用正则表达式定义一个电子邮箱 ...