使用foreach迭代ArrayList时的线程安全性

Question

我有一个ArrayList实例化并在后台线程上填充(我用它来存储Cursor数据).同时,它可以在主线程上访问,并通过使用foreach进行迭代.所以这显然可能导致抛出异常.

我的问题是什么是使这个类字段线程安全的最佳实践,而不是每次都复制它或使用标志？

class SomeClass {

    private final Context mContext;
    private List<String> mList = null;

    SomeClass(Context context) {
        mContext = context;
    }

    public void populateList() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mList = new ArrayList<>();

                Cursor cursor = mContext.getContentResolver().query(
                        DataProvider.CONTENT_URI, null, null, null, null);
                try {
                    while (cursor.moveToNext()) {
                        mList.add(cursor.getString(cursor.getColumnIndex(DataProvider.NAME)));
                    }
                } catch (Exception e) {
                    Log.e("Error", e.getMessage(), e);
                } finally {
                    if (cursor != null) {
                        cursor.close();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

    public boolean searchList(String query) { // Invoked on the main thread
        if (mList != null) {
            for (String name : mList) {
                if (name.equals(query) {
                    return true;
                }
            }
        }

        return false;
    }
}

Answer 1

通常，对不是线程安全的数据结构进行并发操作是一个非常糟糕的主意。您不能保证将来的实现不会改变，这可能会严重影响应用程序的运行时行为，即java.util.HashMap在被同时修改时会导致无限循环。

为了同时访问List，Java提供了java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList。使用此实现将以多种方式解决您的问题：

• 它是线程安全的，允许并发修改
• 遍历列表快照不受并发添加操作的影响，从而允许并发添加和迭代
• 比同步快

另外，如果不使用内部数组的副本是一个严格的要求（在您的情况下，我无法想象，该数组会很小，因为它仅包含对象引用，可以非常有效地将其复制到内存中），您可以同步地图上的访问。但这将需要正确初始化Map，否则您的代码可能会抛出a，NullPointerException因为不能保证线程执行的顺序（您假设populateList()之前已启动，因此列表已初始化。使用同步块时，请选择保护的明智地进行阻止。run() 在同步块中使用方法时，读取器线程必须等待，直到处理完游标的结果为止（这可能需要一段时间），因此您实际上失去了所有并发。

如果您决定使用同步块，则将进行以下更改（并且我不主张它们是完全正确的）：

初始化列表字段，以便我们可以同步对其的访问：

private List<String> mList = new ArrayList<>(); //initialize the field

同步修改操作（添加）。不要从同步块内部的游标中读取数据，因为如果它是低延迟操作，则在该操作期间无法读取mList，这会阻塞所有其他线程一段时间。

//mList = new ArrayList<>(); remove that line in your code
String data = cursor.getString(cursor.getColumnIndex(DataProvider.NAME)); //do this before synchronized block!
synchronized(mList){
  mList.add(data);
}

读取迭代必须在同步块内部，因此在迭代时不会添加任何元素：

synchronized(mList){ 
  for (String name : mList) {
    if (name.equals(query) {
      return true;
    }
  }
}

因此，当两个线程在列表上操作时，一个线程可以添加单个元素，也可以一次遍历整个列表。您没有在代码的这些部分上并行执行。

关于名单（即同步的版本Vector，Collections.synchronizedList()）。那些性能可能较差，因为在同步时您实际上失去了prallel执行，因为一次只能有一个线程运行受保护的块。此外，它们可能仍然容易发生ConcurrentModificationException，甚至可能在单个线程中发生。如果在迭代器创建之间修改了数据结构，则应该抛出该异常。因此，这些数据结构不会解决您的问题。

我也不建议手动同步，因为简单地做错了就太大了（在错误或不同的监视下进行同步，太大的同步块，...）

TL; DR

用一个 java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList