我們平時編碼時使用集合類，都是new 一個 ArrayList 或者 HashSet 或者 HashMap就直接開用，好像也沒遇到啥問題。但是多線程情況下就會有問題。下面一一道來。
1、故障現(xiàn)象：
先看下面一段代碼：
1 List<String> list = new ArrayList<>();
2 for (int x = 0; x < 30; x ++){
3 new Thread( () -> {
4 list.add("哈哈");
5 }).start();
6 }
7 System.out.println(list.toString());
這段代碼很簡單，就是創(chuàng)建30個線程，每個線程往list集合add元素，看似沒啥問題，看代碼的運行結(jié)果：
運行拋異常了，這便是并發(fā)修改異常。
2、導致原因：
并發(fā)修改異常是因為線程并發(fā)爭搶修改導致。舉個例子：上課的時候老師拿了一份名單要點名，說來了的同學就上去簽自己的名字。這份名單就是集合，每個同學就是一個線程。上去簽名就是往集合中添加元素的add操作。當張三同學上去簽名的時候，剛寫完 “張” 字，李四同學就上來把筆搶了去，結(jié)果就是張三同學的名只簽了一半。這就是并發(fā)修改異常。
3、解決方案：
第一種辦法，可以使用線程安全的Vector類，它的方法都加了鎖，可以保證線程安全。不過Vector現(xiàn)在很少人用，因為并發(fā)性不好。
第二種辦法，使用Collections工具類。如下：
1List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
這個方法顧名思義，就是可以把ArrayList變成安全的。所以它也可以解決并發(fā)修改異常。
第三種辦法，使用JUC包中的CopyOnWriteArrayList類。CopyOnWrite的意思是寫時復制?？纯慈绾问褂盟鉀Q并發(fā)修改異常。
1List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
就是new 一個 CopyOnWriteArrayList就可以了。那么這個類為什么能保證線程安全呢？看一下它的源碼：
1 public boolean add(E e) {
2 final ReentrantLock lock = this.lock;
3 lock.lock();
4 try {
5 Object[] elements = getArray();
6 int len = elements.length;
7 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
8 newElements[len] = e;
9 setArray(newElements);
10 return true;
11 } finally {
12 lock.unlock();
13 }
14}
所謂寫時復制，就是寫的時候不是直接在原來的數(shù)組中寫，而是先復制一份，寫完后再引用這個新的。還是簽名的例子：老師說同學們一個個地上來簽名。張三上去了，把那份名單copy了一份，簽上了自己的名字。在張三簽名的過程中，其他同學還是可以讀老師的那份名單的。當張三簽完了，然后再告訴同學們，之前那份名單作廢了，現(xiàn)在用這份新的。這就是整個過程，對應了上面的代碼。首先用lock鎖住這段代碼，即張三簽名過程中其他同學不能再來搶筆了；然后獲取到原來的數(shù)組，定義一個新數(shù)組，長度為原來的數(shù)組加1，把原數(shù)組內(nèi)容復制到新數(shù)組中，這是張三復制名單的過程；然后將要add的元素添加到新數(shù)組的最后，這就是張三寫自己名字的過程；再后來將引用指向新數(shù)組，這是張三告訴大家用這份新名單的過程；最后釋放鎖，也就是張三把筆放下，下一個同學可以去簽名了。
這也就是讀寫分離的思想，寫的時候復制原來的，寫操作完成前，讀數(shù)據(jù)還是讀原來的，寫完成后，讀新的。
在說Set不安全之前先簡單地說一下HashSet底層是數(shù)據(jù)結(jié)構：
HashSet底層是由HashMap實現(xiàn)的，HashMap的key就是set集合add的元素，而HashMap的value是一個Object類型的常量。
1、故障現(xiàn)象：
1ist<String> set = new HashSet<>();
2 for (int x = 0; x < 30; x ++){
3 new Thread( () -> {
4 set.add("哈哈");
5 }).start();
6 }
7 System.out.println(set.toString());
把上面的ArrayList換成HashSet，一樣會報并發(fā)修改異常。導致原因也是一樣的，下面直接看看解決原因。
2、解決方案：
使用Collections工具類的synchronizedSet方法。
使用CopyOnWriteArraySet類。注意這個類，實際上還是CopyOnWriteArrayList類。看它構造方法的源碼就可以知道了。構造方法如下：
1 public CopyOnWriteArraySet() {
2 al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
3 }Map集合同樣會出現(xiàn)上述問題。很容易讓人想到解決方案也是和上面一樣，其實有點區(qū)別。首先，的確可以使用Collections工具類的synchronizedMap方法，其次，也可以使用HashTable。HashTable所有的方法都加了鎖，所以可以保證安全。但是也正因它所有方法都加了鎖，并發(fā)性不好，所以不推薦使用。第三種辦法，可能會想到寫時復制，其實java沒有為map提供寫時復制的類。我們可以使用ConcurrentHashMap，這個也是線程安全的，而且性能還不錯。它是使用了CAS來保證安全性。我另一篇文章《Java源碼解讀---HashMap&ConcurrentHashMap》中有介紹，大家可以參考一下。
Collections.synchronizedXxx原理：
上面說到解決List、Set、Map的安全問題都可以使用Collections工具類，那么它原理是什么呢？來看一下源碼(拿synchronizedList來說明)：
1public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
2 return (list instanceof RandomAccess ?
3 new SynchronizedRandomAccessList<>(list) :
4 new SynchronizedList<>(list));
5}
首先它判斷你new的集合有沒有實現(xiàn)RandomAccess接口 (這個接口是一個標記接口，ArrayList就實現(xiàn)了這個接口。作用就是，如果實現(xiàn)了這個接口，那么就說明支持快速隨機訪問，如果支持快速隨機方法，那么取元素的時候就用for循環(huán)，否則就用迭代器。這是因為，如果不支持快速隨機訪問，用迭代器獲取元素效率會更高。ArrayList由數(shù)組實現(xiàn)，可以通過索引獲取元素，顯然是支持快速隨機訪問) 。然后 new SynchronizedRandomAccessList<>(list)；其實就是對傳進去的list的方法加上了同步代碼塊，所以可以保證線程安全。它和Vector、HashTable的區(qū)別也就在于，它使用的是同步代碼塊，而后兩者使用的是同步方法。
