List

ArrayList

线程安全问题

ArrayList是线程不安全的，所以在多线程中会出现异常

自己的话描述

add方法没加锁. size属性会有并发问题.

ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
elementData[size++] = e

数组下标越界异常

如果数组刚好差一个元素就满了的时候会有数组下标越界异常: 两个线程同时走到ensureCapacityInternal(size + 1)方法, 发现并不需要扩容, 开始添加元素: 假如有AB两个线程同时add(). 数组长度为10, size为9. A线程添加元素后size++. size=10. B调用elementData[size++], 会下标越界
值覆盖 1、刚开始ArrayList 大小为0，首次扩充大小为10 (通过size获得的是实际存储数据的大小) 2、线程 A 添加元素，此时size 为0。在准备执行elementData[0] = e; 之后执行size++时 CPU 调度线程A暂停 3、线程B 添加元素，此时size 为0，执行了elementData[0] = e; 之后执行size++，此时size为1. 4、此时线程A继续执行size++ ，此时size为1.

所以线程B添加的值会被线程A添加的值覆盖

源码

/**
    * 列表元素集合数组
     * 如果新建ArrayList对象时没有指定大小，那么会将EMPTY_ELEMENTDATA赋值给elementData，
     * 并在第一次添加元素时，将列表容量设置为DEFAULT_CAPACITY 
   */
transient Object[] elementData; 
 
    /**
   *列表大小，elementData中存储的元素个数
   */
private int size;

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
}

我们通过源码可以看出：ArrayList的实现主要就是用了一个Object的数组，用来保存所有的元素，以及一个size变量用来保存当前数组中已经添加了多少元素。

执行add方法时，主要分为两步：

1.首先判断elementData数组容量是否满足需求——》判断如果将当前的新元素加到列表后面，列表的elementData数组的大小是否满足，如果size + 1的这个需求长度大于了elementData这个数组的长度，那么就要对这个数组进行扩容； 2.在elementData对应位置上设置元素的值。

此时会出现两种异常：

数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException 由于ArrayList添加元素是如上面分两步进行，可以看出第一个不安全的隐患，在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。具体逻辑如下：列表大小为9，即size=9 线程A开始进入add方法，这时它获取到size的值为9，调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。线程B此时也进入add方法，它获取到size的值也为9，也开始调用ensureCapacityInternal方法。线程A发现需求大小为10，而elementData的大小就为10，可以容纳。于是它不再扩容，返回。线程B也发现需求大小为10，也可以容纳，返回。线程A开始进行设置值操作， elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。线程B也开始进行设置值操作，它尝试设置elementData[10] = e，而elementData没有进行过扩容，它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException. 2.元素值覆盖和为空问题 elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出，这步操作也不是一个原子操作，它由如下两步操作构成：

elementData[size] = e;
size = size + 1;

在单线程执行这两条代码时没有任何问题，但是当多线程环境下执行时，可能就会发生一个线程的值覆盖另一个线程添加的值，具体逻辑如下：列表大小为0，即size=0 线程A开始添加一个元素，值为A。此时它执行第一条操作，将A放在了elementData下标为0的位置上。接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素，且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0，于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。线程A开始将size的值增加为1 线程B开始将size的值增加为2 这样线程AB执行完毕后，理想中情况为size为2，elementData下标0的位置为A，下标1的位置为B。而实际情况变成了size为2，elementData下标为0的位置变成了B，下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值，否则将一直为null，因为size为2，添加元素时会从下标为2的位置上开始。这就是本次报错的原因。