ArrayList源码和多线程安全问题分析
1.arraylist源码和多线程安全问题分析
在分析arraylist线程安全问题之前,我们线对此类的源码进行分析,找出可能出现线程安全问题的地方,然后代码进行验证和分析。
1.1 数据结构
arraylist内部是使用数组保存元素的,数据定义如下:
transient object[] elementdata; // non-private to simplify nested class access
在arraylist中此数组即是共享资源,当多线程对此数据进行操作的时候如果不进行同步控制,即有可能会出现线程安全问题。
1.2 add方法可能出现的问题分析
首先我们看一下add的源码如下:
public boolean add(e e) { ensurecapacityinternal(size + 1); elementdata[size++] = e; return true; }
此方法中有两个操作,一个是数组容量检查,另外就是将元素放入数据中。我们先看第二个简单的开始分析,当多个线程执行顺序如下所示的时候,会出现最终数据元素个数小于期望值。
按照此顺序执行完之后,我们可以看到,elementdata[n]的只被设置了两次,第二个线程设置的值将前一个覆盖,最后size=n+1。下面使用代码进行验证此问题。
1.3 代码验证
首先先看下以下代码,开启1000个线程,同时调用arraylist的add方法,每个线程向arraylist中添加100个数字,如果程序正常执行的情况下应该是输出:
list size is :10000
代码如下:
private static list<integer> list = new arraylist<integer>(); private static executorservice executorservice = executors.newfixedthreadpool(1000); private static class increasetask extends thread{ @override public void run() { system.out.println("threadid:" + thread.currentthread().getid() + " start!"); for(int i =0; i < 100; i++){ list.add(i); } system.out.println("threadid:" + thread.currentthread().getid() + " finished!"); } } public static void main(string[] args){ for(int i=0; i < 1000; i++){ executorservice.submit(new increasetask()); } executorservice.shutdown(); while (!executorservice.isterminated()){ try { thread.sleep(1000*10); }catch (interruptedexception e){ e.printstacktrace(); } } system.out.println("all task finished!"); system.out.println("list size is :" + list.size()); }
当执行此main方法后,输出如下:
从以上执行结果来看,最后输出的结果会小于我们的期望值。即当多线程调用add方法的时候会出现元素覆盖的问题。
1.4 数组容量检测的并发问题
在add方法源码中,我们看到在每次添加元素之前都会有一次数组容量的检测,add中调用此方法的源码如下:
ensurecapacityinternal(size + 1);
容量检测的相关源码如下:
private void ensurecapacityinternal(int mincapacity) { if (elementdata == defaultcapacity_empty_elementdata) { mincapacity = math.max(default_capacity, mincapacity); } ensureexplicitcapacity(mincapacity); } private void ensureexplicitcapacity(int mincapacity) { modcount++; // overflow-conscious code if (mincapacity - elementdata.length > 0) grow(mincapacity); }
容量检测的流程图如下所示:
我们以两个线程执行add操作来分析扩充容量可能会出现的并发问题:
当我们新建一个arraylist时候,此时内部数组容器的容量为默认容量10,当我们用两个线程同时添加第10个元素的时候,如果出现以下执行顺序,可能会抛出java.lang.arrayindexoutofboundsexception异常。
第二个线程往数组中添加数据的时候由于数组容量为10,而此操作往index为10的位置设置元素值,因此会抛出数组越界异常。
1.5 代码验证数组容量检测的并发问题
使用如下代码:
private static list<integer> list = new arraylist<integer>(3); private static executorservice executorservice = executors.newfixedthreadpool(10000); private static class increasetask extends thread{ @override public void run() { system.out.println("threadid:" + thread.currentthread().getid() + " start!"); for(int i =0; i < 1000000; i++){ list.add(i); } system.out.println("threadid:" + thread.currentthread().getid() + " finished!"); } } public static void main(string[] args){ new increasetask().start(); new increasetask().start(); }
执行main方法后,我们可以看到控制台输出如下:
1.6 arraylist中其他方法说明
arraylist中其他包含对共享变量操作的方法同样会有并发安全问题,只需要按照以上的分析方法分析即可。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。
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