ArrayList 线程安全性学习

引言

最近学校的氛围比较活跃，考研的复习，不考研的都在写简历准备面试。

看了看，最近也没有好公司来办宣讲会，也就没了投简历的意向。最近看了看面试题，想着补一补基础，以后面几家 Spring Cloud 的企业，去和面试官交流交流。

Spring Cloud 的学习与体会

最近看了《 Spring Cloud 微服务实战》一书，感觉受益匪浅，大有裨益。

高并发应用，必须是要启用 Spring Cloud 的。有了 Spring Cloud ，就不用再像之前一样，前端工程师团队，后端工程师团队，运维团队。而是按模块划分，订单模块团队，支付模块团队，每个团队里都是从前端到后台到运维的全栈工程师。

就像上次黄庭祥说的， ThinkPHP 开发，他写学期管理； AngularJS 开发，他又写学期管理； Angular 开发，他还写学期管理。想到什么了么？肯定精通这个模块的业务逻辑啊？

如果培养出优秀的支付模块团队、优秀的安全模块团队、优秀的高并发优化团队，其实淘宝也不过如此。

相互的依赖，从原来的 @Autowired 转为服务器接口间的调用。每个模块都是一个 Spring Cloud 应用，各应用间通过互相调用、相互协作共同实现业务功能，同时，各应用模块可以采用不同的数据库，以发挥各数据库之所长。

然后后台分布式部署，到了并发的时候，给相应的模块加服务器负载均衡就是了。个人中心模块，不常用，两个服务器负载；订单模块，可能会并发，加个百十来个服务器负载均衡。当然，像 618 、双十一这样的场景，肯定不是加服务器就能解决的，我这里只是举个简单的例子。模块划分之后，可以有针对性地解决高并发问题。

不扯淡了，开始进入正题。

面试题

再谈线程安全

什么是线程安全？

我看到这道题就感觉怎么也说不出来，就是多线程的环境下运行，我这个应用也不炸，虽然是这个意思，但是也不能这样回答啊？一时之间，找不到相关的学术词汇回答此问题。

这是想了许久后，我自己总结出的回答：

程序在单线程环境下正常执行得到了正确的结果，在多个线程并发执行的环境条件下，仍然能得到像单线程一样正确的结果，这就是线程安全。

如果一个类(或对象)，我们在使用时，无需考虑任何多线程相关的问题，就像单线程一样使用，且最后能得到正确的结果，那就说这个类(或对象)是线程安全的。

ArrayList 线程安全吗？

看了许多面试题，发现面试官都喜欢以一个小方面进行切入，然后无限扩展，直到把面试者问懵圈为止。

ArrayList 线程安全吗？

虽然天天用 ArrayList ，但是真的没考虑过这个问题。其实， ArrayList 线程不安全。

ArrayList 是一个内部采用数组实现的线性表，它相比数组最大的优点就是使用时可以不用去像数组一样 new 的时候去考虑要容纳多少个元素。 ArrayList 默认构造一个容量为 10 的数组。

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

如果容量不够了， ArrayList 会自动扩容，扩容至原来的 1.5 倍。(右移一位，相当于除以 2 )。

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

ArrayList 没有对多线程问题进行处理，举个 add 方法的例子就能证明它线程不安全。

elementData[size++] = e;

别看这是一行，其实是执行了两步操作，赋值和自增。

线程 A add 一个元素，然后暂停执行， size 还没自增，然后线程 B 再 add 元素， size 没变，就直接把 A add 的元素覆盖了。

不安全为什么要使用？

又回到了之前向晨澍请教的问题，线程安全，必然是有额外开销的。

所以 List 的三个接口 ArrayList 、 LinkedList 和 Vector 。

线程不安全的要比线程安全的执行效率高。所以我们常用的是线程不安全的 ArrayList 、 LinkedList ，而从来没有用过线程安全的 Vector 。

Vector 自 JDK1.0 就存在，设计得不够完善，多线程情况下如果使用不当也会发生错误，不推荐使用。

如何解决线程不安全

既然 Vector 不能用，那我就想要一个线程安全的 List 得怎么整呢？

调用 Collections.synchronizedList 方法，使 ArrayList 线程安全。

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

返回 SynchronizedList 类的对象，经典的装饰器模式，对方法访问加了同步。

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

总结

何处望神州？满眼风光北固楼。千古兴亡多少事？悠悠。不尽长江滚滚流。

年少万兜鍪，坐断东南战未休。天下英雄谁敌手？曹刘。生子当如孙仲谋。

——辛弃疾 《南乡子·登京口北固亭有怀》