問題背景
在多線程編程中，我們經常會遇到集合類的線程安全問題。Java中的ArrayList是一個常用的集合類，但它不是線程安全的。當多個線程同時操作同一個ArrayList實例時，可能會出現各種不可預料的問題。
問題演示
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() -> {list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));System.out.println(list);}, String.valueOf(i)).start();
}運行上述代碼，很可能會遇到以下異常：
ArrayIndexOutOfBoundsException：數組越界異常ConcurrentModificationException：并發修改異常或者出現數據不一致的情況
為什么ArrayList線程不安全？
ArrayList的線程不安全主要體現在以下幾個方面：
add方法非原子操作：
add()操作涉及多個步驟（檢查容量、擴容、賦值），在多線程環境下可能被中斷modCount計數器：迭代過程中如果結構被修改，會拋出
ConcurrentModificationException可見性問題：一個線程的修改可能不會立即對其他線程可見
解決方案
方案一：使用Vector類
List<String> list = new Vector<>();Vector是Java早期提供的線程安全集合類，通過在方法上添加synchronized關鍵字實現同步。
優點：
簡單易用，直接替換即可
保證強一致性
缺點：
性能較差，所有操作都需要獲取鎖
過于保守的同步策略
方案二：使用Collections.synchronizedList()
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());這種方法返回一個同步包裝器，將所有方法用synchronized塊包裝。
優點：
靈活性高，可以包裝任意List實現
與Vector類似的線程安全性
缺點：
性能仍然有損耗
迭代時需要手動同步
// 迭代時需要額外同步
synchronized(list) {Iterator<String> it = list.iterator();while (it.hasNext()) {// 處理元素}
}方案三：使用CopyOnWriteArrayList
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();CopyOnWriteArrayList是JUC包中提供的線程安全集合，采用"寫時復制"策略。
工作原理：
讀操作：無鎖，直接訪問當前數組
寫操作：加鎖，復制原數組，在新數組上修改，最后替換引用
優點：
讀操作性能極高，適合讀多寫少的場景
不會拋出
ConcurrentModificationException
缺點：
寫操作性能較差，需要復制整個數組
內存占用較大
數據弱一致性（讀操作可能看不到最新的修改）
性能對比
| 實現方式 | 讀性能 | 寫性能 | 一致性 | 內存占用 |
|---|---|---|---|---|
| ArrayList | 高 | 高 | 無保證 | 低 |
| Vector | 低 | 低 | 強一致 | 低 |
| Collections.synchronizedList | 低 | 低 | 強一致 | 低 |
| CopyOnWriteArrayList | 極高 | 低 | 弱一致 | 高 |
實際應用建議
讀多寫少的場景：優先考慮
CopyOnWriteArrayList寫多讀少的場景：考慮使用
Collections.synchronizedList()或Vector高并發且需要高性能的場景：考慮使用并發容器如
ConcurrentHashMap（對應List可以考慮分段鎖實現）單線程環境：直接使用
ArrayList即可
總結
ArrayList的線程安全問題在多線程環境下必須重視。根據實際應用場景選擇合適的線程安全方案至關重要：
需要強一致性且不關心性能：
Vector或Collections.synchronizedList()讀多寫少且可以接受弱一致性：
CopyOnWriteArrayList高性能要求：考慮自定義同步策略或使用更專業的并發容器
正確選擇線程安全集合類，可以有效避免多線程環境下的各種詭異問題，提高程序的穩定性和性能。
注意：即使使用了線程安全的集合類，復合操作（如檢查再添加）仍然可能需要額外的同步措施，這點需要特別注意。
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