資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：程序正常運行，輸出了預期容量的大小這是正常運行結果，未發生多線程安全問題，但這是不確定性的，不是每次都會達到正常預期的。另外，像等都有類似多線程安全問題，在多線程并發環境下避免使用這種集合。
這個問題是 Java 程序員面試經常會遇到的吧。
工作一兩年的應該都知道 ArrayList 是線程不安全的，要使用線程安全的就使用 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知識面上。
先說說為什么 ArrayList 是線程不安全的吧，來看以下的代碼。
/**
* 微信公眾號：Java技術棧
*/
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());
}
}
這是它的輸出結果，我們期望的結果應該都是：30000，然后并不是，這就是傳說中的多線程并發問題了。
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
現象分析
從以上結果可以總結出 ArrayList 在并發情況下會出現的幾種現象。
1、發生 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，毫無疑問，問題是出現在多線程并發訪問下，由于沒有同步鎖的保護，造成了 ArrayList 擴容不一致的問題。
2、程序正常運行，輸出了少于實際容量的大小；
這個也是多線程并發賦值時，對同一個數組索引位置進行了賦值，所以出現少于預期大小的情況。
3、程序正常運行，輸出了預期容量的大小；
這是正常運行結果，未發生多線程安全問題，但這是不確定性的，不是每次都會達到正常預期的。
解決方案既然這樣，那么在高并發情況下，使用什么樣的列表集合保護線程安全呢？回到文章最開始的地方，使用 Vector，還有別的嗎？當然有，篇幅有限，請各位看官期待后續文章。
另外，像 HashMap, HashSet 等都有類似多線程安全問題，在多線程并發環境下避免使用這種集合。
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