问题
对于线程安全的集合类(例如Vector)的任何操作是不是都能保证线程安全?
答案
同步容器中的所有自带方法都是线程安全的,因为方法都使用synchronized关键字标注。但是,对这些集合类的复合操作无法保证其线程安全性,而需要客户端通过主动加锁来保证。
分析
如果你看过JDK的源码,那么你会发现,像Vector这样的同步容器的所有public方法全都是synchronized
的。
也就是说,我们可以在多线程场景中放心地单独双十一这些方法,因为这些方法本身的确是线程安全的。
那么为什么又说复合操作无法保证线程安全呢?
这里举个栗子,我们定义如下删除Vector中最后一个元素方法:
public Object deleteLast(Vector v){
int lastIndex = v.size() - 1;
v.remove(lastIndex);
}
上面这个方法是一个复合方法,包括size()
和remove()
,乍一看上去好像并没有什么问题,无论是size()
方法还是remove()
方法都是线程安全的,那么整个deleteLast
方法应该也是线程安全的。
但事实上,如果多线程调用该方法的过程中有,remove
方法有可能抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
。我们看一下remove
方法具体实现,什么情况下会抛出这个异常呢。
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = elementCount - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
从上面代码中可以看出,当index >= elementCount
时,会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
,也就是说,当当前索引值不再有效的时候,将会抛出这个异常。
由于removeLast
方法有可能被多个线程同时调用,因而可能会出现问题。
比如,这个Vector的长度为10,当线程一通过v.size()
获得索引值为9,在尝试通过调用remove()
方法以删除最后一个元素之前,线程二已经把最后一个元素删除掉了,这时线程一在执行时便会抛出异常。
解决方案
为了避免出现类似问题,可以尝试加锁:
public void deleteLast() {
synchronized (v) {
int index = v.size() - 1;
v.remove(index);
}
}
如上,我们在deleteLast()
方法中,对v进行加锁,即可保证同一时刻,不会有其他线程删除掉v中的元素。
总结
至此,我们已经解释清楚了我们的问题。
问:对于线程安全的集合类(例如Vector)的任何操作是不是都能保证线程安全?
答:同步容器中的所有自带方法都是线程安全的,因为方法都使用synchronized关键字标注。但是,对这些集合类的复合操作无法保证其线程安全性。需要客户端通过主动加锁来保证。
由于我们自己已知Vector
等同步容器是线程安全的,所以我们通常在多线程场景中会直接拿来使用,并不会考虑太多,从而可能导致问题。
所以,我们在使用同步容器的时候,如果只使用其中的自带方法,那么可以放心使用,因为他们是线程安全的,但是如果我们想做复合操作,尤其是涉及到删除容器中的元素时,一定要注意是否需要客户端主动加锁。
下面,我们考虑以下代码,如果在多线程场景中使用会不会出现线程安全问题:
for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
System.out.println(v.get(i));
}
显然,以上代码在迭代的过程中,并不会出现线程安全问题。但是,如果在程序中还有以下代码有可能被多线程同时调用呢?
for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
v.remove(i);
}
由于,不同线程在同一时间操作同一个Vector,其中包括删除操作,那么就同样有可能发生线程安全问题。所以,在使用同步容器的时候,如果涉及到多个线程同时执行删除操作,就要考虑下是否需要加锁。
Reference
- 同步容器(如Vector)并不是所有操作都线程安全!~ - https://juejin.im/post/5bf4b7876fb9a049d4416cd1