ArrayList在非线程安全情况下的问题及解决方法

ArrayList在非线程安全情况下的问题及解决方法

背景和问题描述

在某个电商网站上，我们有一个商品管理系统，需要管理大量的商品信息。为了方便对商品进行增加、删除和查询操作，我们使用了 ArrayList 来存储商品对象。然而，由于多个管理员可以同时修改商品列表，可能会导致 ArrayList 在非线程安全的情况下出现数据不一致的问题，并且可能引发其他潜在错误。

问题复现

让我们先来复现一个非线程安全的场景。考虑以下代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ProductManagementSystem {
    private List<Product> productList;

    public ProductManagementSystem() {
        // 初始化商品列表
        productList = new ArrayList<>();
    }

    // 添加商品到列表中
    public void addProduct(Product product) {
        productList.add(product);
    }

    // 从列表中删除商品
    public void removeProduct(Product product) {
        productList.remove(product);
    }

    // 在列表中查商品
    public boolean findProduct(Product product) {
        return (product);
    }
}

以上是一个简单的商品管理系统，其中 Product 类表示商品对象。

我们模拟两个管理员同时对商品列表进行操作，一个管理员添加商品，另一个管理员在此同时尝试删除商品：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 创建商品管理系统实例
    ProductManagementSystem system = new ProductManagementSystem();

    // 创建两个商品
    Product product1 = new Product("001", "Apple");
    Product product2 = new Product("002", "Banana");

    // 创建线程1用于不断地向商品列表中添加商品1
    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            system.addProduct(product1);
        }
    });

    // 创建线程2用于等待商品1添加到列表，然后尝试删除商品1
    Thread thread2 = new Thread(() -> {
        while (!system.findProduct(product1)) {
            // 等待商品1被添加进列表
        }
        system.removeProduct(product1);
    });

    // 启动线程1和线程2
    thread1.start();
    thread2.start();

    // 等待线程1和线程2完成
    thread1.join();
    thread2.join();

    // 打印剩余商品数量
    println("Remaining products count: " + system.getProductListSize());
}

在上述示例中，第一个管理员线程 thread1 负责不断添加商品1到系统中（执行1000次），而第二个管理员线程 thread2 在等待商品1被添加进列表后尝试删除商品1。由于 ArrayList 非线程安全，可能会导致数据不一致的问题。

解决思路

为了解决 ArrayList 的非线程安全问题，我们可以使用 Collecti.synchronizedList() 方法来创建一个线程安全的包装列表。使用同步列表可确保只有一个线程可以访问列表，并保护对列表的并发操作。

以下是修改后的代码，使用线程安全的 ArrayList 替代原始的 ArrayList：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collecti;
import java.util.List;

public class ProductManagementSystem {
    private List<Product> productList;

    public ProductManagementSystem() {
        // 创建一个线程安全的包装列表
        productList = Collecti.synchronizedList(new ArrayList<>());
    }

    // 添加商品方法
    public void addProduct(Product product) {
        productList.add(product);
    }

    // 删除商品方法
    public void removeProduct(Product product) {
        productList.remove(product);
    }

    // 查商品方法
    public boolean findProduct(Product product) {
        return (product);
    }
}

在上述代码中，通过调用 Collecti.synchronizedList() 方法并传入原始的 ArrayList 对象来创建一个线程安全的包装列表。

测试结果与结论

重新运行之前的测试代码，我们可以观察到在使用线程安全的 ArrayList 后，不再出现数据不一致的情况。

然而，需要注意的是虽然同步列表保证了线程安全性，但由于只允许一个线程访问列表，可能会影响并发性能。对于高并发场景，可能需要考虑更高效的并发集合，如 java.CopyOnWriteArrayList。

综上所述，通过使用线程安全的 ArrayList 或其他并发集合类，我们可以解决 ArrayList 在非线程安全情况下出现的数据不一致问题，确保多个管理员同时操作商品列表时的数据一致性和可靠性。然而，在选择并发集合时，需要权衡性能和并发要求，以便选择最适合自己业务场景的集合类型。