ArrayList在非线程安全情况下的问题及解决方法

男娘i 2024-03-23 17:58 86阅读 0赞

## ArrayList在非线程安全情况下的问题及解决方法 ##

#### 背景和问题描述 ####

在某个电商网站上，我们有一个商品管理系统，需要管理大量的商品信息。为了方便对商品进行增加、删除和查询操作，我们使用了 ArrayList 来存储商品对象。然而，由于多个管理员可以同时修改商品列表，可能会导致 ArrayList 在非线程安全的情况下出现数据不一致的问题，并且可能引发其他潜在错误。

#### 问题复现 ####

让我们先来复现一个非线程安全的场景。考虑以下代码：

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class ProductManagementSystem {
        
        private List<Product> productList;
    
        public ProductManagementSystem() {
        
            // 初始化商品列表
            productList = new ArrayList<>();
        }
    
        // 添加商品到列表中
        public void addProduct(Product product) {
        
            productList.add(product);
        }
    
        // 从列表中删除商品
        public void removeProduct(Product product) {
        
            productList.remove(product);
        }
    
        // 在列表中查找商品
        public boolean findProduct(Product product) {
        
            return productList.contains(product);
        }
    }

以上是一个简单的商品管理系统，其中 `Product` 类表示商品对象。

我们模拟两个管理员同时对商品列表进行操作，一个管理员添加商品，另一个管理员在此同时尝试删除商品：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        // 创建商品管理系统实例
        ProductManagementSystem system = new ProductManagementSystem();
    
        // 创建两个商品
        Product product1 = new Product("001", "Apple");
        Product product2 = new Product("002", "Banana");
    
        // 创建线程1用于不断地向商品列表中添加商品1
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
        
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        
                system.addProduct(product1);
            }
        });
    
        // 创建线程2用于等待商品1添加到列表，然后尝试删除商品1
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
        
            while (!system.findProduct(product1)) {
        
                // 等待商品1被添加进列表
            }
            system.removeProduct(product1);
        });
    
        // 启动线程1和线程2
        thread1.start();
        thread2.start();
    
        // 等待线程1和线程2完成
        thread1.join();
        thread2.join();
    
        // 打印剩余商品数量
        System.out.println("Remaining products count: " + system.getProductListSize());
    }

在上述示例中，第一个管理员线程 `thread1` 负责不断添加商品1到系统中（执行1000次），而第二个管理员线程 `thread2` 在等待商品1被添加进列表后尝试删除商品1。由于 ArrayList 非线程安全，可能会导致数据不一致的问题。

#### 解决思路 ####

为了解决 ArrayList 的非线程安全问题，我们可以使用 `Collections.synchronizedList()` 方法来创建一个线程安全的包装列表。使用同步列表可确保只有一个线程可以访问列表，并保护对列表的并发操作。

以下是修改后的代码，使用线程安全的 ArrayList 替代原始的 ArrayList：

import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    import java.util.List;
    
    public class ProductManagementSystem {
        
        private List<Product> productList;
    
        public ProductManagementSystem() {
        
            // 创建一个线程安全的包装列表
            productList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        }
    
        // 添加商品方法
        public void addProduct(Product product) {
        
            productList.add(product);
        }
    
        // 删除商品方法
        public void removeProduct(Product product) {
        
            productList.remove(product);
        }
    
        // 查找商品方法
        public boolean findProduct(Product product) {
        
            return productList.contains(product);
        }
    }

在上述代码中，通过调用 `Collections.synchronizedList()` 方法并传入原始的 ArrayList 对象来创建一个线程安全的包装列表。

#### 测试结果与结论 ####

重新运行之前的测试代码，我们可以观察到在使用线程安全的 ArrayList 后，不再出现数据不一致的情况。

然而，需要注意的是虽然同步列表保证了线程安全性，但由于只允许一个线程访问列表，可能会影响并发性能。对于高并发场景，可能需要考虑更高效的并发集合，如 `java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList`。

综上所述，通过使用线程安全的 ArrayList 或其他并发集合类，我们可以解决 ArrayList 在非线程安全情况下出现的数据不一致问题，确保多个管理员同时操作商品列表时的数据一致性和可靠性。然而，在选择并发集合时，需要权衡性能和并发要求，以便选择最适合自己业务场景的集合类型。