CopyOnWriteArrayList真的完全线程安全吗

CopyOnWriteArrayList是开发过程中常用的一种并发容器,多用于读多写少的并发场景。但是CopyOnWriteArrayList真的能做到完全的线程安全吗?
答案是并不能。

CopyOnWriteArrayList原理

我们可以看出当我们向容器添加或删除元素的时候,不直接往当前容器添加删除,而是先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器,然后新的容器里添加删除元素,添加删除完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器,整个过程加锁,保证了写的线程安全。

    public boolean add(E e) {
        synchronized (lock) {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        }
    }

    public E remove(int index) {
        synchronized (lock) {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            E oldValue = get(elements, index);
            int numMoved = len - index - 1;
            if (numMoved == 0)
                setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
            else {
                Object[] newElements = new Object[len - 1];
                System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
                System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                                 numMoved);
                setArray(newElements);
            }
            return oldValue;
        }
    }

而因为写操作的时候不会对当前容器做任何处理,所以我们可以对容器进行并发的读,而不需要加锁,也就是读写分离。

    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }

一般来讲我们使用时,会用一个线程向容器中添加元素,一个线程来读取元素,而读取的操作往往更加频繁。写操作加锁保证了线程安全,读写分离保证了读操作的效率,简直完美。

数组越界

但想象一下如果这时候有第三个线程进行删除元素操作,读线程去读取容器中最后一个元素,读之前的时候容器大小为i,当去读的时候删除线程突然删除了一个元素,这个时候容器大小变为了i-1,读线程仍然去读取第i个元素,这时候就会发生数组越界。

测试一下,首先向CopyOnWriteArrayList里面塞10000个测试数据,启动两个线程,一个不断的删除元素,一个不断的读取容器中最后一个数据。

    public void test(){
        for(int i = 0; i<10000; i++){
            list.add("string" + i);
        }

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if (list.size() > 0) {
                        String content = list.get(list.size() - 1);
                    }else {
                        break;
                    }
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if(list.size() <= 0){
                        break;
                    }
                    list.remove(0);
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

运行,可以看出删除到第7个元素的时候就发生了数组越界


error.png

从上可以看出CopyOnWriteArrayList并不是完全意义上的线程安全,如果涉及到remove操作,一定要谨慎处理。

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