多线程场景下使用 ArrayList，这几点一定要注意！

ArrayList 不是线程安全的，这点很多人都知道，但是线程不安全的原因及表现，怎么在多线程情况下使用ArrayList，可能不是很清楚，这里总结一下。

源码分析

查看 ArrayList 的 add 操作源码如下：

源码中涉及的几个元素及方法定义如下：

通过源码可以看出：ArrayList的实现主要就是用了一个Object的数组，用来保存所有的元素，以及一个size变量用来保存当前数组中已经添加了多少元素。

执行add方法时，主要分为两步：

首先判断elementData数组容量是否满足需求——》判断如果将当前的新元素加到列表后面，列表的elementData数组的大小是否满足，如果size + 1的这个需求长度大于了elementData这个数组的长度，那么就要对这个数组进行扩容；之后在elementData对应位置上设置元素的值。

线程不安全的两种体现

数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException

由于ArrayList添加元素是如上面分两步进行，可以看出第一个不安全的隐患，在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。

具体逻辑如下：

列表大小为9，即size=9线程A开始进入add方法，这时它获取到size的值为9，调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。线程B此时也进入add方法，它获取到size的值也为9，也开始调用ensureCapacityInternal方法。线程A发现需求大小为10，而elementData的大小就为10，可以容纳。于是它不再扩容，返回。线程B也发现需求大小为10，也可以容纳，返回。线程A开始进行设置值操作， elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。线程B也开始进行设置值操作，它尝试设置elementData[10] = e，而elementData没有进行过扩容，它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.

元素值覆盖和为空问题

elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出，这步操作也不是一个原子操作，它由如下两步操作构成：

在单线程执行这两条代码时没有任何问题，但是当多线程环境下执行时，可能就会发生一个线程的值覆盖另一个线程添加的值，具体逻辑如下：

列表大小为0，即size=0线程A开始添加一个元素，值为A。此时它执行第一条操作，将A放在了elementData下标为0的位置上。接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素，且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0，于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。线程A开始将size的值增加为1线程B开始将size的值增加为2这样线程AB执行完毕后，理想中情况为size为2，elementData下标0的位置为A，下标1的位置为B。而实际情况变成了size为2，elementData下标为0的位置变成了B，下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值，否则将一直为null，因为size为2，添加元素时会从下标为2的位置上开始。

代码示例

如下，通过两个线程对ArrayList添加元素，复现上面的两种不安全情况。

执行过程中，两种情况出现如下：

图片图片

ArrayList线程安全处理

Collections.synchronizedList

最常用的方法是通过 Collections 的 synchronizedList 方法将 ArrayList 转换成线程安全的容器后再使用。

为list.add()方法加锁

CopyOnWriteArrayList

使用线程安全的 CopyOnWriteArrayList 代替线程不安全的 ArrayList。

使用ThreadLocal

使用ThreadLocal变量确保线程封闭性(封闭线程往往是比较安全的， 但由于使用ThreadLocal封装变量，相当于把变量丢进执行线程中去，每new一个新的线程，变量也会new一次，一定程度上会造成性能[内存]损耗，但其执行完毕就销毁的机制使得ThreadLocal变成比较优化的并发解决方案)。

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