Java 基础

ArrayList线程不安全的场景

• 数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException
  列表大小为9，即size=9，线程A开始进入add方法，这时它获取到size的值为9，调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。
  线程B此时也进入add方法，它获取到size的值也为9，也开始调用ensureCapacityInternal方法。
  线程A发现需求大小为10，而elementData的大小就为10，可以容纳。于是它不再扩容，返回。
  线程B也发现需求大小为10，也可以容纳，返回。
  线程A开始进行设置值操作， elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。
  线程B也开始进行设置值操作，它尝试设置elementData[10] = e，而elementData没有进行过扩容，它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.
• 元素值覆盖和为空问题
  elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出，这步操作也不是一个原子操作，分两步：elementData[size] = e; size = size + 1;
  当列表大小为0，即size=0
  线程A开始添加一个元素，值为A。此时它执行第一条操作，将A放在了elementData下标为0的位置上。
  接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素，且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0，于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。
  线程A开始将size的值增加为1；线程B开始将size的值增加为2
  实际情况变成了size为2，elementData下标为0的位置变成了B，下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值，否则将一直为null，因为size为2，添加元素时会从下标为2的位置上开始。

CopyOnWriteArrayList怎么实现线程安全的

CopyOnWriteArrayList是ArrayList的线程安全版本，从他的名字可以推测，CopyOnWriteArrayList是在有写操作的时候会copy一份数据，然后写完再设置成新的数据。CopyOnWriteArrayList适用于读多写少的并发场景，源码：

 /** The lock protecting all mutators */
    final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    /** The array, accessed only via getArray/setArray. */
    private transient volatile Object[] array;

add方法，在添加的时候就上锁，并复制一个新数组，增加操作在新数组上完成，将array指向到新数组中，最后解锁。get方法没有锁，所有适用于读多写少的场景

public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock(); //上锁，只允许一个线程进入
        try {
            Object[] elements = getArray(); // 获得当前数组对象
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//拷贝到一个新的数组中
            newElements[len] = e;//插入数据元素
            setArray(newElements);//将新的数组对象设置回去
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }
    }