Java并发编程 - 线程不安全类与解决方案(List)(二)

简介: Java并发编程 - 线程不安全类与解决方案(List)(二)

解决方案三(并发容器:CopyOnWriteArrayList)


package com.mmall.concurrency.example.concurrent;
import com.mmall.concurrency.annoations.ThreadSafe;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
@ThreadSafe
public class CopyOnWriteArrayListExample {
    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;
    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;
    private static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
            final int count = i;
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    update(count);
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("size:{}", list.size());
    }
    private static void update(int i) {
        list.add(i);
    }
}
// 输出
size:5000 

分析


CopyOnWriteArrayList 写操作时复制,当有新元素添加到集合中时,从原有的数组中拷贝一份出来,然后在新的数组上作写操作,然后将原来的数组指向新的数组。整个数组的add操作都是在锁的保护下进行的,防止并发时复制多份副本。读操作是在原数组中进行,不需要加锁。

缺点


写操作时复制消耗内存

不能用于实时读的场景

由于复制和add操作等需要时间,故读取时可能读到旧值。

能做到最终一致性,但无法满足实时性的要求,更适合读多写少的场景。

如果无法知道数组有多大,或者add、set操作有多少,慎用此类。

设计思想


读写分离

最终一致性

使用时另外开辟空间,防止并发冲突


附1:Vector 线程不安全情景



package com.mmall.concurrency.example.syncContainer;
import com.mmall.concurrency.annoations.NotThreadSafe;
import java.util.Vector;
@NotThreadSafe
public class VectorExample2 {
    private static Vector<Integer> vector = new Vector<>();
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                vector.add(i);
            }
            Thread thread1 = new Thread() {
                public void run() {
                    for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
                        vector.remove(i);
                    }
                }
            };
            Thread thread2 = new Thread() {
                public void run() {
                    for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
                        vector.get(i);
                    }
                }
            };
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
}

image.png


  • 输出结果报错,因为 remove 和 get 分别是不同对象调用的不同 sync 方法,很有可能出现 remove 在 get 之前操作。

附2:Vector for & foerach & iterator


package com.mmall.concurrency.example.syncContainer;
import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;
public class VectorExample3 {
    // java.util.ConcurrentModificationException
    private static void test1(Vector<Integer> v1) { // foreach
        for(Integer i : v1) {
            if (i.equals(3)) {
                v1.remove(i);
            }
        }
    }
    // java.util.ConcurrentModificationException
    private static void test2(Vector<Integer> v1) { // iterator
        Iterator<Integer> iterator = v1.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer i = iterator.next();
            if (i.equals(3)) {
                v1.remove(i);
            }
        }
    }
    // success
    private static void test3(Vector<Integer> v1) { // for
        for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
            if (v1.get(i).equals(3)) {
                v1.remove(i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Vector<Integer> vector = new Vector<>();
        vector.add(1);
        vector.add(2);
        vector.add(3);
        test1(vector);
    }
}

image.png


结论


使用foreach,iterator以及for循环对集合类遍历的同时进行修改


在foreach、iterator迭代器循环集合的时候,在遍历过程中尽量不要做更新操作。

如果一定要做的话,在遍历过程中,只做标记,遍历完成后再更新。

遍历过程中(foeach,iterator)更新会导致ConcurrentModificationException

可以用for循环做遍历过程中的增删操作


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