【JUC并发编程】集合类安全问题

news2024/11/26 16:59:16

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
    在这里插入图片描述
  • 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<String> 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
    在这里插入图片描述

  • 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<String> list = new ArrayList<>();
//        List<String> 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：
    在这里插入图片描述

  • 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
    在这里插入图片描述

  • 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<String> list = new ArrayList<>();
//        List<String> list = new Vector<>();
//        List<String> 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对象在这里插入图片描述

  • add()方法源码
    在这里插入图片描述

  • 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<String> 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<String> set = new HashSet<>();
//        Set<String> 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
    在这里插入图片描述
  • add()方法源码
    在这里插入图片描述

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<String, String> 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<String, String> map = new HashMap<>();
//        Map<String, String> 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！！

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