面试题：Java ArrayList并发操作的底层逻辑与问题

Question

在多线程环境下对ArrayList进行操作，会出现什么问题？从ArrayList底层逻辑角度分析原因，并说明如何解决这些问题。

Answer 1

1. 问题：
   • 在多线程环境下对ArrayList进行操作会出现数据不一致、并发修改异常（ConcurrentModificationException）等问题。
2. 原因（从底层逻辑角度）：
   • ArrayList底层是基于数组实现的。它在添加元素时，如果数组容量不足会进行扩容操作，创建一个新的更大的数组并将原数组内容复制过去。
   • 在多线程环境下，当一个线程正在进行扩容操作，另一个线程同时进行添加或删除元素操作时，可能会导致数据覆盖、丢失等数据不一致问题。
   • 此外，ArrayList的迭代器在遍历时会记录初始的modCount（记录集合结构修改次数的变量），如果在遍历过程中集合结构被其他线程修改，modCount会发生变化，当迭代器检测到modCount变化时，就会抛出ConcurrentModificationException。
3. 解决方法：
   • 使用Collections.synchronizedList：

     List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
     

     这会返回一个线程安全的List，它通过在方法调用时使用synchronized关键字来保证线程安全。
   • 使用CopyOnWriteArrayList：

     List<String> copyOnWriteList = new CopyOnWriteArrayList<>();
     

     CopyOnWriteArrayList在进行写操作（如添加、修改、删除）时，会先复制一份原数组，在新数组上进行操作，操作完成后将原数组引用指向新数组。读操作直接读取原数组，由于读操作不会加锁，所以读操作性能较高，适合读多写少的场景。