从源码讲为什么不推荐使用Vector以及集合的线程安全问题

小鱼儿 2023-10-08 13:06 23阅读 0赞

在看Vector时，不由自主的就把它与同为**以动态数组的形式来存储数据**的ArrayList做一个比较，然后发现Vector在做任何操作的时候，都好像要比ArrayList要慢半拍。  
  于是乎，本着不断探索的精神，点进去瞅了瞅它的源码，不看不知道，一看吓一跳，好家伙，原来Vector的操作方法都加的有synchronized关键字，多线程环境下，安全是安全了，但是对性能来说影响可谓是天崩地裂级别的。  
举例：add方法  
![在这里插入图片描述][16d19a838ed945bf9f0bfa5e651958a9.png]  
每个操作方法都加的有synchronized关键字，针对性能来说会比较大的影响，慢慢就被放弃了

**但是！！！** 加了synchronized关键字就一定安全了吗

不一定

vector的读写操作 本身都是线程安全的，但是如果我们有些线程连续调用了两个或两个以上的同步方法，依然会出现安全问题，举个栗子：

private static Vector<Integer> vector=new Vector();
    
        public static void main(String[] args) {
        
            while(true){
        
                for(int i=0;i<10;i++){
        
                    vector.add(i); //往vector中添加元素
                }
                Thread removeThread=new Thread(new Runnable() {
                 
                    @Override
                    public void run() {
        
                        //获取vector的大小
                        for(int i=0;i<vector.size();i++){
        
                            //当前线程让出CPU,使例子中的错误更快出现
                            Thread.yield();
                            //移除第i个数据
                            vector.remove(i);
                        }
                    }
                });
                Thread printThread=new Thread(new Runnable() {
                  
                    @Override
                    public void run() {
        
                        //获取vector的大小
                        for(int i=0;i<vector.size();i++){
        
                            //当前线程让出CPU,使例子中的错误更快出现
                            Thread.yield();
                            //获取第i个数据并打印
                            System.out.println(vector.get(i));
                        }
                    }
                });         
                removeThread.start();
                printThread.start();
                //避免同时产生过多线程
                while(Thread.activeCount()>20);
            }
        }

运行之后，会有如下异常：

4
    6
    6
    1
    8
    3
    5
    Exception in thread "Thread-285" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Array index out of range: 11
        at java.util.Vector.get(Unknown Source)
        at VectorTest$2.run(VectorTest.java:31)
        at java.lang.Thread.run(Unknown Source)
    7
    9
    0
    6

这表明上述代码在使用Vector的时候线程并不是安全的，使用get访问Vector时出现了越界。这是为什么呢？  
  Vector类中对get以及remove，size方法都加了synchronized关键字来保证同步，也就说当一个线程调用了这些方法时，其他线程不能再同时调用这些方法。换言之，不能出现两个及两个以上的线程在同时调用这些同步方法。  
  那么为什么例子中会出现问题呢？这是因为 例子中有些线程连续调用了两个或两个以上的同步方法。  
  例子中 removeThread线程先调用了vector.size()方法获得vector的大小，接着调用vector.remove(i)移除第i个元素；而printThread线程也先调用vector.size()方法获得vector的大小，接着调用vector.get()获得第i个元素。

假设此时vector大小为5，此时printThread线程执行到 i=4 ，进入for循环但在 System.out.println(vector.get(i));之前 printThread线程的CPU时间片已到，线程printThread转入就绪状态；  
  此时removeThread线程获得CPU开始执行，把vector的5个元素全删除了，这是removeThreadCPU时间片已到；  
  接着printThread获得CPU进行执行，由于之前printThread中的i==4，于是调用vector.get(4)获取元素，此时由于vector中的元素已被removeThread线程全部删除，因此报错。

>   当我们需要进行多步操作时，可以**添加额外的面向客户端的锁来监视这个方法的行为**。

而关于同步这个问题，我们可以使用Collections这个工具类，将我们需要线程安全的集合转换一下，而不是直接使用Vector

**Collections**

可以增加代码的灵活度，在我们需要同步是时候就通过如下代码实现

List syncList = Collections.synchronizedList(list);

然后再使用操作方法时就会是安全的了  
通过看代码分析  
转换之后再操作，其本质上就是这样：

public E get(int index) {
        
         synchronized (mutex) {
        return list.get(index);}
     }
    public E set(int index, E element) {
        
        synchronized (mutex) {
        return list.set(index, element);}
    }
    public void add(int index, E element) {
        
        synchronized (mutex) {
        list.add(index, element);}
    }
    public E remove(int index) {
        
        synchronized (mutex) {
        return list.remove(index);}
    }

[16d19a838ed945bf9f0bfa5e651958a9.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/16d19a838ed945bf9f0bfa5e651958a9.png