验证Demo:
/** * 集合类ArrayList线程不安全验证 * * @author wangjie * @version V1.0 * @date 2019/12/17 */public class ContainerNotSafe { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); for(int i = 0; i < 30 ; i++){ new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8)); System.out.println(list); },i+"").start(); } }}运行结果：
java.util.ConcurrentModificationException
这个异常各位可是眼熟？
并发修改异常，以下是JDK1.8 文档截图
1,对象被不同的线程同时修改
2,如果单个线程发出违反对象合同的方法调用序列，则该对象可能会抛出此异常。 例如，如果线程在使用故障快速迭代器迭代集合时直接修改集合，则迭代器将抛出此异常。
2.解决方案2.1 换Vector
两者区别：
1.ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。
2.两者扩容方式不同。在底层数组容量不足时，ArrayList会将容量扩容为原来的1.5倍。而Vector支持在创建的时候主动声明扩容时增加的容量的大小，通过Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)构造函数实现。如果没有声明，或者capacityIncrement <= 0，那么默认扩容为原来的2倍.
// Vector的扩容方法private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}验证Demo:
/** * 验证Vector线程安全 * * @author wangjie * @version V1.0 * @date 2019/12/17 */public class ContainerSafe { public static void main(String[] args) { List<String> list = new Vector<>(); for(int i = 0; i < 30 ; i++){ new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8)); System.out.println(list); },i+"").start(); } }}运行结果：
2.2 用Collections.synchronizedList()
先上验证Demo:
public class ContainerSafe { public static void main(String[] args) {// List<String> list = new Vector<>(); List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); for(int i = 0; i < 30 ; i++){ new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8)); System.out.println(list); },i+"").start(); } }}运行结果：
2.2.1 Vector和Collections.synchronizedList
虽然ArrayList是线程不安全的，但是通过Collections.synchronizedList()方法可以将线程不安全的List转成线程安全的List。但官方文档里，有这么一句话：
If you need synchronization, a Vector will be slightly faster than an ArrayList synchronized with Collections.synchronizedList.
Vector比Collections.synchronizedList快一点点。
下面是我扒的一部分源码：
从代码中可以看出，SynchronizedList类使用了委托(delegation)，实质上存储还是使用了构造时传进来的list，只是将list作为底层存储，对它做了一层包装。正是因为多了一层封装，所以就会比直接操作数据的Vector慢那么一点点。
从上面的代码我们也可以看出来，SynchronizedList的同步，使用的是synchronized代码块对mutex对象加锁，这个mutex对象还能够通过构造函数传进来，也就是说我们可以指定锁定的对象。
而Vector则使用了synchronized方法，同步方法的作用范围是整个方法，所以没办法对同步进行细粒度的控制。而且同步方法加锁的是this对象，没办法控制锁定的对象。这也是vector和SynchronizedList的一个区别。
2.3 使用CopyOnWriteArrayList
什么是CopyOnWrite容器？
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
CopyOnWriteArrayList的实现原理,以下是我扒的CopyOnWriteArrayList的部分源码：
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(); } }public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; E oldValue = get(elements, index); int numMoved = len - index - 1; if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { Object[] newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } }public E set(int index, E element) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); E oldValue = get(elements, index); if (oldValue != element) { int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len); newElements[index] = element; setArray(newElements); } else { // Not quite a no-op; ensures volatile write semantics setArray(elements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } }读的时候不需要加锁，如果读的时候有多个线程正在向CopyOnWriteArrayList添加数据，读还是会读到旧的数据，因为开始读的那一刻已经确定了读的对象是旧对象。
写入和删除时加锁，所以一个线程X读取的时候另一个线程Y可能执行remove操作。remove操作首先要获取独占锁，然后进行写时复制操作，就是复制一份当前的array数组，然后在复制的新数组里面删除元素，删除完成后让array指向这个新的数组。
验证Demo:
public class ContainerSafe { public static void main(String[] args) {// List<String> list = new Vector<>();// List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); for(int i = 0; i < 30 ; i++){ new Thread(() ->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8)); System.out.println(list); },i+"").start(); } }}运行结果：
2.3.1 CopyOnWrite的缺点
CopyOnWrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。
内存占用问题：因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，应用响应时间也随之变长。
针对内存占用问题，可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。
数据一致性问题：CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。【当执行add或remove操作没完成时，get获取的仍然是旧数组的元素】
【完】
注：文章内所有测试用例源码：https://gitee.com/wjie2018/test-case.git