ArrayList线程不安全详解

首先需要了解什么是线程安全:线程安全就是说多线程访问同一代码（对象、变量等），不会产生不确定的结果。既然说ArrayList是线程不安全的，那么在多线程中操作一个ArrayList对象，则会出现不确定的结果。具体是怎样不确定，请看测试下面这段代码（在此测试ArrayList的add方法）：

public class ArrayListInThread implements Runnable{

    //线程不安全
    private List threadList = new ArrayList();
    //线程安全
    //private List threadList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(10);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        //把当前线程名称加入list中
        threadList.add(Thread.currentThread().getName());
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        ArrayListInThread listThread = new ArrayListInThread();


        for(int i = 0; i < 100; i++){
            Thread thread = new Thread(listThread, String.valueOf(i));
            thread.start();
        }

        //等待子线程执行完
        Thread.sleep(2000);

        System.out.println(listThread.threadList.size());
        //输出list中的值
        for(int i = 0; i < listThread.threadList.size(); i++){
            if(listThread.threadList.get(i) == null){
                System.out.println();;
            }
            System.out.print(listThread.threadList.get(i) + "  ");
        }
    }
}

执行几次会发现结果不一样，甚至有时会出现ArrayIndexOutOfBoundsException，贴出几次执行的结果：

结果一：

ArrayList线程不安全详解

结果二：

ArrayList线程不安全详解

结果三：

ArrayList线程不安全详解

以上执行结果说明ArrayList确实是线程不安全的，然后我们从线程并发的角度分析，为何会出现这样的结果：

首先，我们先来看一下ArrayList中的add方法是如何实现的（查看详细源码请点击）：

//添加元素e    
    public boolean add(E e) {    
        // 确定ArrayList的容量大小    
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!    
        // 添加e到ArrayList中    
        elementData[size++] = e;    
        return true;    
    }    

    // 确定ArrarList的容量。    
    // 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”    
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {    
        // 将“修改统计数”+1，该变量主要是用来实现fail-fast机制的    
        modCount++;    
        int oldCapacity = elementData.length;    
        // 若当前容量不足以容纳当前的元素个数，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”    
        if (minCapacity > oldCapacity) {    
            Object oldData[] = elementData;    
            int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;    
            //如果还不够，则直接将minCapacity设置为当前容量  
            if (newCapacity < minCapacity)    
                newCapacity = minCapacity;    
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    
        }    
    }

结果中，有的值没有出现（结果一中3没有出现），有的出现了null值，这是由于赋值时出现了覆盖。赋值语句为： elementData [ size ++] = e，这条语句可拆分为两条：

1. elementData[size] = e；

2. size ++；

假设A线程执行完第一条语句时，CPU暂停执行A线程转而去执行B线程，此时ArrayList的size并没有加一，这时在ArrayList中B线程就会覆盖掉A线程赋的值，而此时，A线程和B线程先后执行size++，便会出现值为null的情况；至于结果三中出现的ArrayIndexOutOfBoundsException异常，

则是A线程在执行ensureCapacity(size+1)后没有继续执行，此时恰好minCapacity等于oldCapacity，B线程再去执行，同样由于minCapacity等于oldCapacity，ArrayList并没有增加长度，B线程可以继续执行赋值（elementData[size] = e）并size ++也执行了，此时，CPU又去执行A线程的赋值操作，由于size值加了1，size值大于了ArrayList的最大长度，

因此便出现了ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

既然ArrayList是线程不安全的，但如果需要在多线程中使用，可以采用list<Object> list =Collections.synchronizedList(new ArrayList<Object>)来创建一个ArrayList对象。

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ArrayList线程不安全详解

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