基础巩固篇 —— 对不安全集合的理解

一、不安全集合类

说到不安全的集合类，一般会想到ArrayList，HashSet，HashMap，这三种最常用的。

二、ArrayList类的不安全性

不安全原因

ArrayList的底层是数组，new ArrayList()是定义一个空数组{}，当添加数据的时候进行扩容，初次扩容容量默认为10，通过Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)进行数组复制，实现扩容。为了满足高并发需求，并没有对ArrayList内的方法进行同步实现，这样就会出现多个线程同时进行数组复制操作，然后数据复制异常(ConcurrentModificationException)

解决方案

1. 使用ArrayList的安全类Vector，Vector中的方法都是被synchronized关键字修饰的，每次调用添加方法只允许一个线程进行操作，保证了线程安全，降低并发量
2. 使用Collectoins工具类的同步包装方法

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

3. 使用java.util.concurrent包下的CopyOnWriteArrayList类

• 代码：

List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
// 添加方法的源码
public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

• 原理：在进行add方法时添加了ReentrantLock非公平锁，这样就可以保证只能由一个线程进行写操作

二、HashSet类的不安全性

不安全原因

HashSet的底层是HashMap，new HashSet()是new HashMap()，当添加数据的时候，添加的数据作为map的key，value为固定值PRESENT = new Object()。高并发情况下，进行抢占式写入操作时也会造成并发更新数据异常(ConcurrentModificationException)

解决方案

1. 使用Collectoins工具类的同步包装方法

Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

2. 使用java.util.concurrent包下的CopyOnWriteArraySet类

• 代码：

Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
// 底层调用还是CopyOnWriteArraySet
public CopyOnWriteArraySet() {
        al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
    }

三、HashMap类的不安全性

不安全原因

HashMap的底层是数组+链表结构。高并发情况下，进行抢占式写入操作时也会造成并发更新数据异常(ConcurrentModificationException)

解决方案

1. 使用Collectoins工具类的同步包装方法

Map<String, Object> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

2. 使用java.util.concurrent包下的ConcurrentHashMap类，它实现了ConcurrentMap接口

• 代码：

Map<String, Object> map = new ConcurrentHashMap<>();