【Java】Java面试必考题-ArrayList常见知识点

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

写在之前

对于ArrayList的面试题目网上比较多，但是大多数从ArrayList的数据结构出发，比如查找、修改的等效率问题分析，本篇文章想从并发的角度入手，给大家讲讲ArrayList的并发问题该如何回答。

面试回顾

通常容器之类的问题由于比较基础，一般在一面考察的比较多，同时这也成为决定能否进入二面的关键因素。

面试官：大黄同学是吧，我看你简历上面写能够熟练掌握Java基础知识，平时有使用过哪些容器呢？

大黄：面试官您好，一般工作中使用的比较多的有ArrayList、LinkedList、HashSet、hashMap等。

面试官：那他们都是线程安全的吗？

大黄：不是线程安全的，他们在高并发情况下都会有线程安全问题。

面试官：那你能写一个程序简单说说ArrayList会有哪些那问题吗？

大黄：
如下：开启20个线程，每个线程给生成一个随机数，并且将随机数添加到list容器中

public class ArrayListUnsafe {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> lists = new ArrayList <>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(()->{
                lists.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(lists);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

通常情况下，这个程序会报java.util.ConcurrentModificationException，这也是高并发情况下常见的错误，_并发修改异常_

面试官：为什么会产生这种问题呢？

大黄：在多线程下，每次往容器中写数据时，不保证顺序，谁抢占到了容器谁开始写入数据，因此可能存在覆盖情况，导致每次执行的结果都不一致。

面试官：有什么办法可以避免这种问题吗？

大黄：现在jdk提供了多种方式保证List的线程安全。

使用传统的Vector集合类。但是该类在方法上加上Synchronize关键字，保证线程安全。但是jdK已经不推荐了，因为用了重量级加锁方式，导致执行效率低。

使用工具，Collections.synchronizedList保证线程安全。比如
List lists = Collections.synchronizedList(new ArrayList <>());

利用写时复制的集合类。CopyOnWriteArrayList

面试官：能够简单说说什么是CopyOnWriteArrayList吗？

大黄：写时复制类似于将读数据和写数据过程分离开来。比如
A线程和B线程都开始写数据，A、B每次写数据之前，都需要拿到一个许可证（类似于锁），主内存中数据复制到工作内存中，然后再进行修改，修改完毕之后将容器的引用指向新的数据集，然后再允许别的线程修改。

大黄源码小课堂

比如对于写时复制的add()方法，jdk源码如下：

public boolean add(E e) {
    // 先获取锁，也就是前文说的许可证
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 将原数组复制一份
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 添加新值
        newElements[len] = e;
        // 将数组索引指向新数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        // 最后释放锁
        lock.unlock();
    }
}