【JUC并发编程】集合类安全问题

一、并发下，ArrayList类是不安全的

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-02 17:26
   */
  public class Test01 {
      public static void main(String[] args) {
          List<String> list = new ArrayList<>();
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(list);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

• 上面代码会报错并发修改异常“java.util.ConcurrentModificationException”

二、解决方案

1. 使用Vector类【不推荐】

• Vector类的add方法是同步方法，但是效率很低
  
• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.List;
  import java.util.UUID;
  import java.util.Vector;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-02 17:26
   */
  public class Test01 {
      public static void main(String[] args) {
  //        List list = new ArrayList<>();
          List<String> list = new Vector<>();
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(list);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

2. 使用Collections工具类

• 使用Collections.synchronizedList()方法将普通的ArrayList类转换为安全的集合类
  

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.ArrayList;
  import java.util.Collections;
  import java.util.List;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-02 17:26
   */
  public class Test01 {
      public static void main(String[] args) {
  //        List list = new ArrayList<>();
  //        List list = new Vector<>();
          List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(list);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

3. 使用CopyOnWriteArrayList类

• 写入时复制（简称：COW）是计算机领域的一种优化策略。底层源码如下：
  

• 多线程调用list时，读取的时候，是固定的，写入的时候，避免覆盖，造成数据问题（类似读写分离）

• add()方法源码
  

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.List;
  import java.util.UUID;
  import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-02 17:26
   */
  public class Test01 {
      public static void main(String[] args) {
  //        List list = new ArrayList<>();
  //        List list = new Vector<>();
  //        List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
          List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(list);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

三、并发下，HashSet类是不安全的

• HashSet本质就是HashMap，其构造器生成一个map对象

• add()方法源码
  

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.HashSet;
  import java.util.Set;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 10:42
   */
  public class Test02 {
      public static void main(String[] args) {
          Set<String> set = new HashSet<>();
          for (int i = 1; i <= 100; i++) {
              new Thread(() -> {
                  set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(set);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

• 上面代码会报错并发修改异常“java.util.ConcurrentModificationException”

四、解决方案

1. 使用Collections工具类

• 使用Collections.synchronizedSet()方法将普通的HashSet类转换为安全的集合类

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.Collections;
  import java.util.HashSet;
  import java.util.Set;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 10:42
   */
  public class Test02 {
      public static void main(String[] args) {
  //        Set set = new HashSet<>();
          Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
          for (int i = 1; i <= 100; i++) {
              new Thread(() -> {
                  set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(set);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

2. 使用CopyOnWriteArraySet类

• CopyOnWriteArraySet底层还是使用CopyOnWriteArrayList那一套逻辑

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.Set;
  import java.util.UUID;
  import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 10:42
   */
  public class Test02 {
      public static void main(String[] args) {
  //        Set set = new HashSet<>();
  //        Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
          Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
          for (int i = 1; i <= 100; i++) {
              new Thread(() -> {
                  set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(set);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

• 构造器源码
  
• add()方法源码
  

五、并发下，HashMap类是不安全的

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.HashMap;
  import java.util.Map;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 11:08
   */
  public class Test03 {
      public static void main(String[] args) {
          Map<String, String> map = new HashMap<>();
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(map);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

• 上面代码会报错并发修改异常“java.util.ConcurrentModificationException”

六、解决方案

1. 使用Collections工具类

• 使用Collections.synchronizedMap()方法将普通的HashMap类转换为安全的集合类

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.Collections;
  import java.util.HashMap;
  import java.util.Map;
  import java.util.UUID;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 11:08
   */
  public class Test03 {
      public static void main(String[] args) {
  //        Map map = new HashMap<>();
          Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(map);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

2. 使用ConcurrentHashMap类

• 代码演示

  package CollectionSafe;
  
  import java.util.Map;
  import java.util.UUID;
  import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
  
  /**
   * @author swaggyhang
   * @create 2023-07-04 11:08
   */
  public class Test03 {
      public static void main(String[] args) {
  //        Map map = new HashMap<>();
  //        Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
          Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
          for (int i = 1; i <= 10; i++) {
              new Thread(() -> {
                  map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                  System.out.println(map);
              }, String.valueOf(i)).start();
          }
      }
  }
  

• 研究ConcurrentHashMap底层源码！！