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Java多线程高并发中如何解决ArrayList与HashSet和HashMap不安全的问题

1.ArrayList的线程不安全解决方案将main方法的第一行注释打开,多执行几次,会看到如下图这样的异常信息:???这是一个并发修改异常,首先ArrayList肯定是线程不安全的,产生这个异常的原因就是可能第一个线程刚进入ArrayList集合中要进行add操作时,另外一个线程此时也进来进行add操作,而第三个线程又进来进行get操作,导致读写没办法进行同步了,最终打印结果的时候就炸了。解决方案看代码中的剩下几行注释。packagetest.notsafe;importjava.util.*;impo

本文目录

    1.ArrayList的线程不安全解决方案

    将main方法的第一行注释打开,多执行几次,会看到如下图这样的异常信息:???

    Java多线程高并发中如何解决ArrayList与HashSet和HashMap不安全的问题

    这是一个 并发修改 异常,首先ArrayList肯定是线程不安全的,产生这个异常的原因就是可能第一个线程刚进入 ArrayList 集合中要进行 add 操作时,另外一个线程此时也进来进行 add 操作,而第三个线程又进来进行 get 操作,导致读写没办法进行同步了,最终打印结果的时候就炸了。

    解决方案看代码中的剩下几行注释。

    package test.notsafe;
     
    import java.util.*;
    import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
     
    /**
     * 演示ArrayList的线程不安全问题及解决方案
     */
    public class ThreadDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            //List list = new ArrayList<>();
     
            //解决方法1:使用Vector
            //List list = new Vector<>();
     
            //解决方法2:Collections
            //List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
     
            //解决方法3:CopyOnWriteArrayList
            List list = new CopyOnWriteArrayList<>();
     
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(() -> {
                    list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                    System.out.println(list);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }

    Java多线程高并发中如何解决ArrayList与HashSet和HashMap不安全的问题

    关于 CopyOnWriteArrayList 解决线程不安全问题的简单解释:就看源码中的 add(E e) 这个方法:

    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();
            }
        }

    这个 CopyOnWriteArrayList 在进行 add 添加操作之前,先进行 lock 上锁,然后通过 getArray() 获取到原 ArrayList 集合容器,之后调用 Arrays.copyOf 方法将原容器拷贝出一个新容器,因为要添加(长度自然也要 +1),之后向这个新容器中添加元素,添加完成之后,调用 setArray 方法将原容器的引用指向了这个新的容器。 那么这样做的好处就是:添加元素在新容器中,原容器该是啥样还是啥样,其他线程要get读取元素就还从原容器中读(即多个线程可以进行并发读);而其他线程要 add 添加,要等待其他线程完成之后,将原容器的引用指向新容器就可以了。

    CopyOnWrite 容器在面对读和写的时候是两个不同的容器,也是用到了读写分离的思想。

    2.HashSet的线程不安全解决方案

    这里如果是 new HashSet 了话,仍然可能出现向上面 ArrayList 一样的 并发修改异常。解决方案看代码中的注释。

    package test.notsafe;
     
    import java.util.Collections;
    import java.util.HashSet;
    import java.util.Set;
    import java.util.UUID;
    import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
     
    /**
     * 演示HashSet的线程不安全问题及解决方案
     */
    public class ThreadDemo3 {
        public static void main(String[] args) {
            //Set set = new HashSet<>();
     
            //解决方法1:Collections
            //Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
     
            //解决方法2:CopyOnWriteArraySet
            Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();
     
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                new Thread(() -> {
                    set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                    System.out.println(set);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }

    3.HashMap的线程不安全解决方案

    package test.notsafe;
     
    import java.util.Collections;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.UUID;
    import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
     
    /**
     * 演示HashMap的线程不安全问题及解决方案
     */
    public class ThreadDemo4 {
        public static void main(String[] args) {
            //Map map = new HashMap<>();
     
            //解决方法1:Collections
            //Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
     
            //解决方法2:ConcurrentHashMap
            Map map = new ConcurrentHashMap<>();
     
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                String key = String.valueOf(i);
                new Thread(() -> {
                    map.put(key,UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
                    System.out.println(map);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }
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