Java線程同步的集合

ArrayList,HashSet,HashMap等集合不是線程安全的.在多線程環境中使用這些集合可能會出現數據不一致的情況,或者產生異常。

Vector集合,HashTable集合是線程安全,在這些集合中使用synchronized關鍵字把方法修飾為同步方法,只允許由一個線程調用其中一個方法, 所以又把Vector,HashTable集合稱為同步集合。

在Collections工具類中提供了一組synchronizedXXX()方法可以把不是線程安全的集合轉換為線程安全的集合,這也是同步集合。

package com.wkcto.syncColleciton;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Vector;

/**
 * 并發下的ArrayList集合
 */
public class Test01 {
    //創建ArrayList集合
//    private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
    //創建Vector集合
    private static Vector<Integer> arrayList = new Vector<>();

    //定義線程類,在該線程中不斷的向ArrayList集合中添加元素
    private static class  AddDataThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                arrayList.add( i );
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //啟動三個線程,向ArrayList集合中添加數據
        AddDataThread t1 = new AddDataThread();
        AddDataThread t2 = new AddDataThread();
        AddDataThread t3 = new AddDataThread();

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        t1.join();
        t2.join();
        t3.join();
        System.out.println( arrayList.size() );
        /*
            當程序運行后,會產生異常Exception in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 48 out of bounds for length 15
            ArrayList底層是使用數組來存儲數據的,在向ArrayList集合中添加元素時,如果元素的數量超過底層數組的長度,數組需要擴容, 在擴容過程中,沒有對數組進行保護,在多線程環境中可能會出現一致性被破壞的情況,一個線程在擴容,另外一個線程在存儲數據,訪問了不一致的內部狀態,導致了數組的越界
            還有一個可能出現的問題,最終集合的容量可能不準確,這也是多線程訪問沖突造成的
            解決方法:
                在List集合中還有實現類是Vector,它的底層也是數組,它是線程安全的,把ArrayList換成Vector即可
                Vector中的操作都使用了synchronized關鍵字把方法修飾為同步方法, 即在多線程環境 中,只能有某一個線程調用它的某個方法, 所以 也稱Vector集合為同步集合
         */
    }
}

package com.wkcto.syncColleciton;

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;

/**
 * HashMap不是線程安全的
 */
public class Test02 {
    //創建HashMap集合,存儲<整數,整數的二進制形式>
//    private static Map<String,String> map = new HashMap<>();
    //使用線程安全的HashTable存儲
    private static Map<String,String> map = new Hashtable<>();

    //定義線程類,向map中添加數據
    private static class AddDataThread extends Thread{
        private int start = 0 ;

        public AddDataThread(int start) {
            this.start = start;
        }

        @Override
        public void run() {
            //通過循環把奇數與偶數分開
            for (int i = start; i < start+ 100000; i+=2) {
                //把整數,整數的二進制添加到map中
                map.put(Integer.toString(i), Integer.toBinaryString(i));
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //創建線程把從0開始的偶數及對應的二進制添加到map中
        AddDataThread t1 = new AddDataThread(0);
        //創建線程把從1開始的奇數及對應的二進制添加到map中
        AddDataThread t2 = new AddDataThread(1);

        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();

        //兩個線程添加完成后,查看map中鍵值對的數量
        System.out.println(map.size());
        /*
            運行程序,輸出map的鍵值對數量,它可能是一個小于100000的數字,即出現了數據不一致的線程安全問題
            解決方法:
                可以把HashMap集合換成HashTable
                在HashTable集合中,使用synchronized關鍵字把操作修飾為同步方法, 即多線程環境中只允許由一個線程來操作HashTable集合,它是線程安全的, 也把HashTable稱為同步集合
         */
    }
}