【JAVA基础面经】线程安全的List

前言

Java 提供了多种实现线程安全 List 的方式，其中最常用的三种是：

CopyOnWriteArrayList

核心原理：写时复制（Copy-On-Write）

• 读操作：直接读取底层数组，完全无锁，性能极高。
• 写操作（add、set、remove）：先获取 ReentrantLock，然后复制一份新数组，在新数组上修改，最后通过 volatile 变量将内部引用指向新数组。

publicbooleanadd(Ee){finalReentrantLocklock=this.lock;lock.lock();try{Object[]elements=getArray();intlen=elements.length;Object[]newElements=Arrays.copyOf(elements,len+1);newElements[len]=e;setArray(newElements);// volatile 写returntrue;}finally{lock.unlock();}}

对于初始数组: [A, B, C]，array指向旧数组，当写操作执行 add(“D”)时会执行以下步骤：

1. 加锁
2. 复制新数组: [A, B, C, D]
3. 将 array 指向新数组
4. 解锁

CopyOnWriteArrayList<String>list=newCopyOnWriteArrayList<>();list.add("A");list.add("B");// 多线程读：完全并行，无锁newThread(()->{for(Strings:list){System.out.println(s);}}).start();// 写操作：内部加锁，复制数组list.add("C");

Collections.synchronizedList

Collections.synchronizedList 返回一个内部包装类 SynchronizedList，它在所有方法调用外层包裹了 synchronized (mutex) 同步块。

staticclassSynchronizedList<E>implementsList<E>{finalList<E>list;finalObjectmutex;// 锁对象，默认是 thispublicEget(intindex){synchronized(mutex){returnlist.get(index);}}publicbooleanadd(Ee){synchronized(mutex){returnlist.add(e);}}}

包装器只保证单个方法调用的原子性，但迭代遍历不是单个方法调用，必须在外层手动加锁：

List<String>syncList=Collections.synchronizedList(newArrayList<>());// ❌ 错误示范：这样遍历仍可能抛 ConcurrentModificationExceptionfor(Strings:syncList){System.out.println(s);}// ✅ 正确做法：遍历时手动持有同一把锁synchronized(syncList){for(Strings:syncList){System.out.println(s);}}

Collections.synchronizedList可以将任何 List 实现包装为线程安全的（包括ArrayList、LinkedList），而 Vector 只能自己实现。

ReentrantReadWriteLock（了解）

如果希望多个读操作可以并发（多个线程同时读），写操作互斥（写写互斥，读写互斥）可以使用ReentrantReadWriteLock。

importjava.util.ArrayList;importjava.util.List;importjava.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;publicclassReadWriteLockList<E>{privatefinalList<E>list=newArrayList<>();privatefinalReadWriteLocklock=newReentrantReadWriteLock();publicvoidadd(Ee){lock.writeLock().lock();try{list.add(e);}finally{lock.writeLock().unlock();}}publicEget(intindex){lock.readLock().lock();try{returnlist.get(index);}finally{lock.readLock().unlock();}}publicintsize(){lock.readLock().lock();try{returnlist.size();}finally{lock.readLock().unlock();}}// 遍历方法：需要在外部加锁，或者返回快照publicvoidforEach(Consumer<E>action){lock.readLock().lock();try{list.forEach(action);}finally{lock.readLock().unlock();}}}