集合多线程下的安全性

ArrayList多线程下的安全性

多线程下运行问题

ArrayList之前也用过很多次，但是都是在单线程下使用的，今天测试了一些ArrayList在多少次情况下运行的状况

public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		// 启动100个检查网list中添加数据
		for(int i=0;i<100;i++) {
			new Thread(()->{
				list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
				System.out.println(list);
			}).start();
		}
	}

结果：

​ 抛出：java.util.ConcurrentModificationException

解决办法

• 使用Vector,Vector是一个线程安全类，它在每个方法上都加了Synchronized同步锁

List<String> list = new Vector<String>();

• 使用Collections.synchronizedList(new ArrayList());将list转化成一个线程安全的集合

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());

• 使用CopyOnWriteArrayList

List<String> list =new CopyOnWriteArrayList<String>();

CopyOnWriteArrayList是一种写时复制的容器，利用了ReentrantLock实现。它在添加元素的时候不会直接往Object数组中添加，它首先会拷贝一个数组 Object[] newElements，然后往这个新的数组中添加元素，最后再将原数组的引用指向新数组。CopyOnWriteArrayList利用了读写分离的思想，查询元素的时候不添加锁，增加元素的时候加锁.这样做的好处是可以对容器并发的读而不需要加锁。

HashSet,HashMap

HashSet与HashMap在并发情况下同样会产生java.util.ConcurrentModificationException

HashSet和Arraylist同样可以使用Collections.synchronizedSet()和CopyOnWriteArraySet()解决

对于HashMap使用ConcurrentHashMap，在这里先解释一下HashMap的源码

1.8HashMap底层源码的实现：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
       		 // 判断当前数组是否为空
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        	// 初始化
            n = (tab = resize()).length;
            //根据数组长度和hash值获取到下标对应的节点，并判断是否为空
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        	//为空，创建新的Node
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            // 不为空，判断当前的的节点的hash值与新插入的hash值，以及key是否相等
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                // 相等将当前的节点复制给e
                e = p;
                // 遍历红黑数
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
            	// 变量链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                	// 如果到了链表的最后一个节点，将新的节点插入到链表尾部
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    // 链表中存在与新节点相等的节点，跳出循环
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            // 如果e不为空 替换旧值，并将旧值返回
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        // 快速失败机制
        ++modCount;
        // 如果数组中所有的值的大小，大于阈值进行扩容
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

1.7的HashMap源码实现逻辑与1.8差不多,大概为下面的几步

1.判断数组是否为空，为空进行初始化inflateTable(threshold),初始化时数组容量为2的次方

​ 2.判断Key是否为空，如果key为空将key为空的值添加

​ 3.如果key不为空，获取key的hash值，根据key的hash值和数组长度获取数组对应的下标

​ 4.找到对应下标后，判断这个桶中的hash以及key是否相等，相等覆盖j旧值

​ 5.如果没有，将该节点加入到链表头部

​ 在第5步前面，也就是在插入之前其实是需要扩容的（resize）

​ 当size>=threshold===>resize====>transfer

了解了HashMap底层实现之后，对于ConcurrentHashMap就可以更好的了解了

对于1.8的ConcurrentHashMap，采用的 synchronized+CAS+红黑树,synchronized每次锁住的都是链表的头节点，在每次向map添加元素的时候，需要先获得头节点的对象锁。

对于1.7的ConcurrentHashMap，采用的Segment+Lock,初始化时将每个segment的大小设置为2的次方数，先构造第一个segment的大小，其它segment的大小都是根据第一个segment大小进行构建,在调用put方法的使用，调用的是segment中的put方法，而segment继承了ReentrantLock类，从而达实现线程安全的目的。