线程安全集合类中的对象是安全的么？

FunTester

发布于 2020-04-03 16:07:32

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发布于 2020-04-03 16:07:32

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之前的文章Java并发BUG基础篇中提到过线程安全的集合类如CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap等的使用，以及线程安全类的几种创建方法：


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

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

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

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

这些JDK中自带的集合类是非常好用的，使用方法非常简单，大家有需求的可以自己写个Demo测试一下。下面是我写的一个Demo，为了验证一个问题：如何在线程安全的类中存放不安全的对象，那么对于集合中对象的访问是线程安全的吗？

下面是我测试在集合中存放不安全的对象的Demo：

package com.fun

import com.fun.base.constaint.ThreadLimitTimesCount
import com.fun.frame.SourceCode

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

class TSSS extends SourceCode {

    static ConcurrentHashMap<Integer, List<Integer>> map = new ConcurrentHashMap<>()

    static List<Integer> list = new ArrayList<>()


    public static void main(String[] args) {
        map.put(1, list)
        30.times {
            list.add(4)
        }
        def tt = new TT(5)

        new com.fun.frame.excute.Concurrent(tt * 5).start()

        output(map.get(1).size())
    }

    static class TT extends ThreadLimitTimesCount {

        public TT(int time) {
            super(null, time, null)
        }

        @Override
        protected void doing() throws Exception {
            list.remove(3)
        }

        public TT clone() {
            return new TT(times)
        }
    }
}

控制台输出结果如下：

INFO-> 当前用户：fv，IP：192.168.0.100，工作目录：/Users/fv/Documents/workspace/fun/,系统编码格式:UTF-8,系统Mac OS X版本:10.15.3
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 总计5个线程，共用时：0.109 s,执行总数:25,错误数:0,失败数:0
INFO-> 数据保存成功！文件名：/Users/fv/Documents/workspace/fun/long/5FunTester
INFO->
~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~
＞  {
＞  ① . "rt":3,
＞  ① . "total":25,
＞  ① . "qps":1329.787234042553,
＞  ① . "excuteTotal":25,
＞  ① . "failRate":0.0,
＞  ① . "threads":5,
＞  ① . "startTime":"2020-02-24 18:13:23",
＞  ① . "endTime":"2020-02-24 18:13:23",
＞  ① . "errorRate":0.0,
＞  ① . "table":"",
＞  ① . "desc":"FunTester"
＞  }
~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~
INFO->
INFO-> 8

Process finished with exit code 0

最后输出结果是8，可见：在线程安全集合中存放的非线程安全类依然是不安全的，具体原因可以从list.remove()方法中得见：

    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

先检查，然后去处理一些数据，然后将index后面的数组复制一遍向前移动一位索引，然后就数组最后一位设置为null并将数组的size减一。在并发状况下，可能会有多个线程进行数组拷贝时使用的是一个size，index是固定的，因为之前访问这个list的线程并没有完成对size的修改赋值。

下面我将ArrayList替换成线程安全的vector类，代码如下：

package com.fun

import com.fun.base.constaint.ThreadLimitTimesCount
import com.fun.frame.SourceCode

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

class TSSS extends SourceCode {

    static ConcurrentHashMap<Integer, List<Integer>> map = new ConcurrentHashMap<>()

    static List<Integer> list = new Vector<>()


    public static void main(String[] args) {
        map.put(1, list)
        30.times {
            list.add(4)
        }
        def tt = new TT(5)

        new com.fun.frame.excute.Concurrent(tt * 5).start()

        output(map.get(1).size())
    }

    static class TT extends ThreadLimitTimesCount {

        public TT(int time) {
            super(null, time, null)
        }

        @Override
        protected void doing() throws Exception {
            map.get(1).remove(3)
        }

        public TT clone() {
            return new TT(times)
        }
    }
}

控制台控制台输出结果如下：

INFO-> 当前用户：fv，IP：192.168.0.100，工作目录：/Users/fv/Documents/workspace/fun/,系统编码格式:UTF-8,系统Mac OS X版本:10.15.3
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 执行次数：5，错误次数: 0,总耗时：1 s
INFO-> 总计5个线程，共用时：0.115 s,执行总数:25,错误数:0,失败数:0
INFO-> 数据保存成功！文件名：/Users/fv/Documents/workspace/fun/long/5FunTester
INFO->
~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~
＞  {
＞  ① . "rt":7,
＞  ① . "total":25,
＞  ① . "qps":710.2272727272727,
＞  ① . "excuteTotal":25,
＞  ① . "failRate":0.0,
＞  ① . "threads":5,
＞  ① . "startTime":"2020-02-24 18:27:57",
＞  ① . "endTime":"2020-02-24 18:27:57",
＞  ① . "errorRate":0.0,
＞  ① . "table":"",
＞  ① . "desc":"FunTester"
＞  }
~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~ JSON ~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~~☢~
INFO->
INFO-> 5

Process finished with exit code 0

经过多次运行，最后输出依然是5，说明线程是安全的。