Java集合框架：并发访问问题及案例

原创灰太狼 2024-11-08 02:57 18阅读 0赞

Java集合框架提供了一组接口和类，用于存储和处理对象集合。然而，这些集合在多线程环境中直接使用时，可能会遇到并发访问问题，因为它们大多数都不是线程安全的。以下是一些常见的并发访问问题和案例：

###1.并发修改异常（ConcurrentModificationException）

当多个线程同时修改同一个集合时，可能会抛出`ConcurrentModificationException`。这个异常通常发生在迭代过程中对集合进行了结构性修改（如添加或删除元素）。

**案例：**
```javaList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");

Thread t1 = new Thread(() -> {
 for (String s : list) {
 System.out.println(s);
if ("B".equals(s)) {
 list.remove(s);
 }
 }
});

Thread t2 = new Thread(() -> {
 list.add("D");
});

t1.start();
t2.start();
```
在这个例子中，`t1`和`t2`同时运行，`t1`在迭代过程中尝试删除元素，而`t2`尝试添加元素，这可能会导致`ConcurrentModificationException`。

###2.可见性问题在多线程环境中，一个线程对集合的修改可能对其他线程不可见，因为Java内存模型并不保证所有线程都能看到最新的值。

**案例：**
```javaList<String> list = new ArrayList<>();

Thread t1 = new Thread(() -> {
 list.add("A");
});

Thread t2 = new Thread(() -> {
 while (list.isEmpty()) {
//循环等待直到list中有元素 }
 System.out.println(list.get(0));
});

t1.start();
t2.start();
```
在这个例子中，`t2`可能在`t1`添加元素之前就检查了`list`，导致它看不到`t1`的修改。

###3.竞态条件当多个线程访问共享资源并尝试同时修改它时，可能会发生竞态条件，导致不可预测的结果。

**案例：**
```javaMap<Integer, String> map = new HashMap<>();

Thread t1 = new Thread(() -> {
map.put(1, "A");
});

Thread t2 = new Thread(() -> {
map.put(1, "B");
});

t1.start();
t2.start();
```
在这个例子中，`t1`和`t2`都尝试将键1的值设置为不同的字符串，最终结果取决于线程调度，可能导致不可预测的值。

### 解决并发访问问题的策略：

1. **使用线程安全的集合**：Java提供了一些线程安全的集合类，如`Vector`、`Collections.synchronizedList`、`Collections.synchronizedMap`等。
2. **使用并发集合**：Java并发包`java.util.concurrent`提供了一些线程安全的集合，如`ConcurrentHashMap`、`CopyOnWriteArrayList`等。
3. **使用锁**：可以使用`synchronized`关键字或`ReentrantLock`来同步代码块或方法，确保同一时间只有一个线程可以访问集合。
4. **使用原子类**：对于简单的数据结构，可以使用`AtomicInteger`、`AtomicReference`等原子类来保证操作的原子性。

正确处理并发访问问题对于编写健壮的多线程程序至关重要。