CopyOnWriteArrayList线程安全分析

CopyOnWriteArrayList是开发过程中常用的一种并发容器，多用于读多写少的并发场景。但是CopyOnWriteArrayList真的能做到完全的线程安全吗？ 答案是并不能。

一、CopyOnWriteArrayList原理

　　我们可以看出当我们向容器添加或删除元素的时候，不直接往当前容器添加删除，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加删除元素，添加删除完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器，整个过程加锁，保证了写的线程安全。

 1     public boolean add(E e) {
 2         synchronized (lock) {
 3             Object[] elements = getArray();
 4             int len = elements.length;
 5             Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
 6             newElements[len] = e;
 7             setArray(newElements);
 8             return true;
 9         }
10     }
11
12     public E remove(int index) {
13         synchronized (lock) {
14             Object[] elements = getArray();
15             int len = elements.length;
16             E oldValue = get(elements, index);
17             int numMoved = len - index - 1;
18             if (numMoved == 0)
19                 setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
20             else {
21                 Object[] newElements = new Object[len - 1];
22                 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
23                 System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
24                                  numMoved);
25                 setArray(newElements);
26             }
27             return oldValue;
28         }
29     }

　　而因为写操作的时候不会对当前容器做任何处理，所以我们可以对容器进行并发的读，而不需要加锁，也就是读写分离。

1     public E get(int index) {
2         return get(getArray(), index);
3     }

　　一般来讲我们使用时，会用一个线程向容器中添加元素，一个线程来读取元素，而读取的操作往往更加频繁。写操作加锁保证了线程安全，读写分离保证了读操作的效率，简直完美。

二、数组越界

　　但想象一下如果这时候有第三个线程进行删除元素操作，读线程去读取容器中最后一个元素，读之前的时候容器大小为i，当去读的时候删除线程突然删除了一个元素，这个时候容器大小变为了i-1，读线程仍然去读取第i个元素，这时候就会发生数组越界。

　　测试一下，首先向CopyOnWriteArrayList里面塞10000个测试数据，启动两个线程，一个不断的删除元素，一个不断的读取容器中最后一个数据。

 1     public void test(){
 2         for(int i = 0; i<10000; i++){
 3             list.add("string" + i);
 4         }
 5
 6         new Thread(new Runnable() {
 7             @Override
 8             public void run() {
 9                 while (true) {
10                     if (list.size() > 0) {
11                         String content = list.get(list.size() - 1);
12                     }else {
13                         break;
14                     }
15                 }
16             }
17         }).start();
18
19         new Thread(new Runnable() {
20             @Override
21             public void run() {
22                 while (true) {
23                     if(list.size() <= 0){
24                         break;
25                     }
26                     list.remove(0);
27                     try {
28                         Thread.sleep(10);
29                     } catch (InterruptedException e) {
30                         e.printStackTrace();
31                     }
32                 }
33             }
34         }).start();
35     }

　　运行，可以看出删除到第7个元素的时候就发生了数组越界：

　

　　从上可以看出CopyOnWriteArrayList并不是完全意义上的线程安全，如果涉及到remove操作，一定要谨慎处理。