面试题：Java ArrayList删除操作的并发问题及解决方案

Question

在多线程环境下对Java ArrayList进行删除操作可能会遇到哪些问题？请详细分析产生这些问题的原因，并给出至少两种有效的解决方案，同时说明每种方案的优缺点及适用场景。

Answer 1

可能遇到的问题及原因

1. ConcurrentModificationException：
   • 原因：ArrayList 不是线程安全的。当一个线程在遍历 ArrayList 时，另一个线程对其进行删除操作，会导致迭代器的预期修改计数（expectedModCount）与实际修改计数（modCount）不一致。例如，假设线程 A 正在使用迭代器遍历 ArrayList，线程 B 此时删除了一个元素，ArrayList 的 modCount 会增加，但线程 A 中的迭代器的 expectedModCount 并未更新，当线程 A 下次调用迭代器的方法（如 next() 或 remove()）时，就会抛出 ConcurrentModificationException。

解决方案

1. 使用同步集合（SynchronizedList）：
   • 实现方式：通过 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()) 来创建一个线程安全的 ArrayList。
   • 优点：实现简单，只需在创建 ArrayList 时进行少量修改，即可使其在多线程环境下安全使用。
   • 缺点：性能较低，因为同步方法会对整个列表进行加锁，当多个线程同时访问列表时，会出现线程阻塞，降低并发性能。
   • 适用场景：适用于读多写少，并且对性能要求不是特别高的场景。例如，一些后台日志记录模块，对数据一致性要求较高，对性能要求相对较低。
2. 使用 CopyOnWriteArrayList：
   • 实现方式：直接使用 CopyOnWriteArrayList 类来代替 ArrayList。
   • 优点：读操作性能非常高，因为读操作不会加锁，而是直接读取当前数组。并且写操作也不会影响读操作，因为写操作会创建一个新的数组副本进行修改，然后将原数组引用指向新数组。
   • 缺点：内存开销大，每次写操作都需要创建新的数组副本，对于频繁的写操作，会占用大量内存。写操作性能相对较低，因为创建副本和复制数据需要一定时间。
   • 适用场景：适用于读多写少的场景，例如，缓存数据的读取场景，数据更新频率较低，读取频率较高。