一、集合不安全之List
1、故障现象：
先看下面一段代码：
List<String> list = new ArrayList<>(); for (int x = 0; x < 30; x ++){ new Thread( () -> { list.add("哈哈"); }).start(); } System.out.println(list.toString());
这段代码很简单，就是创建30个线程，每个线程往list集合add元素，看似没啥问题，看代码的运行结果：
运行抛异常了，这便是并发修改异常。
2、导致原因：
并发修改异常是因为线程并发争抢修改导致。举个例子：上课的时候老师拿了一份名单要点名，说来了的同学就上去签自己的名字。这份名单就是集合，每个同学就是一个线程。上去签名就是往集合中添加元素的add操作。当张三同学上去签名的时候，刚写完 “张” 字，李四同学就上来把笔抢了去，结果就是张三同学的名只签了一半。这就是并发修改异常。
3、解决方案：
- 第一种办法，可以使用线程安全的Vector类，它的方法都加了锁，可以保证线程安全。不过Vector现在很少人用，因为并发性不好。
- 第二种办法，使用Collections工具类。如下：
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
这个方法顾名思义，就是可以把ArrayList变成安全的。所以它也可以解决并发修改异常。
- 第三种办法，使用JUC包中的CopyOnWriteArrayList类。CopyOnWrite的意思是写时复制。看看如何使用它解决并发修改异常。
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
就是new 一个 CopyOnWriteArrayList就可以了。那么这个类为什么能保证线程安全呢？看一下它的源码：
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(); } }
所谓写时复制，就是写的时候不是直接在原来的数组中写，而是先复制一份，写完后再引用这个新的。还是签名的例子：老师说同学们一个个地上来签名。张三上去了，把那份名单copy了一份，签上了自己的名字。在张三签名的过程中，其他同学还是可以读老师的那份名单的。当张三签完了，然后再告诉同学们，之前那份名单作废了，现在用这份新的。这就是整个过程，对应了上面的代码。首先用lock锁住这段代码，即张三签名过程中其他同学不能再来抢笔了；然后获取到原来的数组，定义一个新数组，长度为原来的数组加1，把原数组内容复制到新数组中，这是张三复制名单的过程；然后将要add的元素添加到新数组的最后，这就是张三写自己名字的过程；再后来将引用指向新数组，这是张三告诉大家用这份新名单的过程；最后释放锁，也就是张三把笔放下，下一个同学可以去签名了。
这也就是读写分离的思想，写的时候复制原来的，写操作完成前，读数据还是读原来的，写完成后，读新的。
二、集合不安全之Set
- 在说Set不安全之前先简单地说一下HashSet底层是数据结构：
HashSet底层是由HashMap实现的，HashMap的key就是set集合add的元素，而HashMap的value是一个Object类型的常量。
1、故障现象：
ist<String> set = new HashSet<>(); for (int x = 0; x < 30; x ++){ new Thread( () -> { set.add("哈哈"); }).start(); } System.out.println(set.toString());
把上面的ArrayList换成HashSet，一样会报并发修改异常。导致原因也是一样的，下面直接看看解决原因。
2、解决方案：
- 使用Collections工具类的synchronizedSet方法。
- 使用CopyOnWriteArraySet类。注意这个类，实际上还是CopyOnWriteArrayList类。看它构造方法的源码就可以知道了。构造方法如下：
public CopyOnWriteArraySet() { al = new CopyOnWriteArrayList<E>(); }
三、集合不安全之Map
Map集合同样会出现上述问题。很容易让人想到解决方案也是和上面一样，其实有点区别。首先，的确可以使用Collections工具类的synchronizedMap方法，其次，也可以使用HashTable。HashTable所有的方法都加了锁，所以可以保证安全。但是也正因它所有方法都加了锁，并发性不好，所以不推荐使用。第三种办法，可能会想到写时复制，其实java没有为map提供写时复制的类。我们可以使用ConcurrentHashMap，这个也是线程安全的，而且性能还不错。它是使用了CAS来保证安全性。我另一篇文章《Java源码解读---HashMap&ConcurrentHashMap》中有介绍，大家可以参考一下。
- Collections.synchronizedXxx原理：
上面说到解决List、Set、Map的安全问题都可以使用Collections工具类，那么它原理是什么呢？来看一下源码(拿synchronizedList来说明)：
public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) { return (list instanceof RandomAccess ? new SynchronizedRandomAccessList<>(list) : new SynchronizedList<>(list)); }
首先它判断你new的集合有没有实现RandomAccess接口 (这个接口是一个标记接口，ArrayList就实现了这个接口。作用就是，如果实现了这个接口，那么就说明支持快速随机访问，如果支持快速随机方法，那么取元素的时候就用for循环，否则就用迭代器。这是因为，如果不支持快速随机访问，用迭代器获取元素效率会更高。ArrayList由数组实现，可以通过索引获取元素，显然是支持快速随机访问) 。然后 new SynchronizedRandomAccessList<>(list)；其实就是对传进去的list的方法加上了同步代码块，所以可以保证线程安全。它和Vector、HashTable的区别也就在于，它使用的是同步代码块，而后两者使用的是同步方法。
总结：
在多线程环境中，List、Set、Map都是不安全的，会出现并发修改异常，需要使用JUC包中对应的类进行处理。
