Java ArrayList类中的数据竞争

Question

我正在阅读CopyOnWriteArrayList并想知道如何在ArrayList课堂上展示数据竞赛.基本上我正在尝试模拟ArrayList失败的情况,以便有必要使用CopyOnWriteArrayList.关于如何模拟这个的任何建议.

Answer 1

竞争是两个(或更多)线程尝试对共享数据进行操作,最终输出取决于访问数据的顺序(并且该顺序是不确定的)

来自维基百科:

竞赛条件或竞赛危险是电子系统或过程中的缺陷,其中过程的输出和/或结果出乎意料地且严重地取决于其他事件的顺序或时间.该术语起源于两个信号相互竞争以首先影响输出的想法.

例如:

public class Test  {
    private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(5);
        e.execute(new WriterTask());
        e.execute(new WriterTask());
        e.execute(new WriterTask());
        e.execute(new WriterTask());
        e.execute(new WriterTask());

        e.awaitTermination(20, TimeUnit.SECONDS);
    }

    static class WriterTask implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 25000; i ++) {
                list.add("a");
            }
        }
    }
}

但是,使用时ArrayList,这会失败ArrayIndexOutOfbounds.这是因为在插入之前ensureCapacity(..)应该调用它以确保内部数组可以保存新数据.以下是发生的事情:

• 第一个线程调用add(..),然后调用ensureCapacity(currentSize + 1)
• 在第一个线程实际增加大小之前,第二个线程也会调用ensureCapacity(currentSize + 1).
• 因为两者都读取了初始值currentSize,内部数组的新大小是currentSize + 1
• 两个线程进行昂贵的操作将旧数组复制到扩展数组中,使用新的大小(不能同时保存两个)
• 然后每个人都尝试将新元素分配给array[size++].第一个成功,第二个失败,因为内部阵列由于接收条件而没有正确扩展.

发生这种情况,因为两个线程试图在同一个结构上同时添加项目,并且添加其中一个已覆盖另一个(即第一个丢失)

另一个好处 CopyOnWriteArrayList

• 多个线程写入 ArrayList
• 一个线程迭代了ArrayList.它肯定会得到ConcurrentModificationException

以下是如何演示它:

public class Test  {
    private static List<String> list = new ArrayList<String>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(2);
        e.execute(new WriterTask());
        e.execute(new ReaderTask());
    }

    static class ReaderTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                for (String s : list) {
                    System.out.println(s);
                }
            }
        }
    }

    static class WriterTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while(true) {
                list.add("a");
            }
        }
    }
}

如果你运行这个程序多次,你经常会越来越ConcurrentModificationException 之前你OutOfMemoryError.

如果你替换它CopyOnWriteArrayList,你没有得到异常(但程序很慢)

请注意,这只是一个演示 - CopyOnWriteArrayList当读取次数大大超过写入次数时,这样做的好处是.