前言
金三银四 ？
也许，但是。
近日，又收到金三银四一线作战小队成员反馈的战况 ：
我不管你从哪里看的面经，但是我不允许你看到我这篇文章之后，还不清楚这个面试问题。
本篇内容预告：
ArrayList 是线程不安全的， 为什么 ？
① 结合代码去探一探所谓的不安全
② 我们弄清楚为什么不安全（结合源码以及我的个人讲述）
③ 不止步于为什么， 我们得知道怎么办（方案以及结合源码分析）
ps: 这篇文章 注定篇幅很长， 我会从非常非常小白0基础的角度去 很啰嗦地去讲一些内容。
距离上一次 这么臭长去讲 list集合相关的问题，还是21年的时候 ，个人认为也是很有学习价值的，大家也可以看看，但是注意就是 ，别看着看着回不来了，也是上万文字+图片+源码分析的文章:
Java 移除List中的元素，这玩意讲究！
开整开整。
正文
看看它的不安全 以及 为什么不安全
线程不安全 ，看看官腔怎么说：
线程不安全，是指不提供加锁机制保护,有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。
其实小白话就是 ：
多线程操作的时候 ，容易出现与我们预想不一致的结果。
就比如说，你做好准备 接我两拳。
本来你以为 我是打完一拳再打一拳。
结果我直接一招双龙出海，两只手一起打你， 你顶得住么？（你根本防不住。）
开始结合代码一探究竟。
代码小栗子 ① ：
public static void main(String[] args) {
int threadNum = 1;
List<String> resultList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
new Thread(() -> resultList.add(UUID.randomUUID().toString())).start();
}
System.out.println("我们最终得到的resultList大小："+resultList.size());
} 代码简析：
大家猜想结果是多少 ？
是 0 , 为什么不是 1 ？ 为什么会出现 0 ？ 不是往里面ADD 了一个元素么 ？
如果说你对这个 0 的结果很意外的话， 兄弟，你完了。
（吓你的，你本来要完了，还好你今天遇到了我）。
对这个 0 的结果很意外，代表你对线程方面的基础知识，可能还没了解。
简析：
因为for 里面 开了一个新的线程 new Thread ， 这个线程 负责往 list 里面 add 一个数据。
但是 我们的打印 list.size 是 主线程 ， 也就是说，如果 在 新的线程 new Thread 没执行完add 方法， 主线程就执行打印的代码，
那么就是 0啊 。
所以就是说，我们 主线程 等一等，让 for循环里面的新的线程 new Thread 先插入数据。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int threadNum = 1;
List<String> resultList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
new Thread(() -> resultList.add(UUID.randomUUID().toString())).start();
}
sleep(1000);
System.out.println("我们最终得到的resultList大小："+resultList.size());
}
可以看到结果是1了 ：
接下来我们把线程数改成10（另外主线程等5秒，给足够的时间让这个10个线程好好竞争一下） ，我们来看看 所谓的不安全 的ArrayList 能出现什么 ‘不安全’ ：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int threadNum = 10;
List<String> resultList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
new Thread(()->{
resultList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,8));
System.out.println(resultList);
}).start();
}
sleep(5000);
System.out.println("我们最终得到的resultList大小："+resultList.size());
}情况①：
正常运行的情况，可以看到 10个线程 不争不抢 ：
显然这是不符合我们文章主题的，我们要看的是不安全。
情况②：
有竞争，但是线程们 很友好，所以也没出什么幺蛾子（仅仅对于往list塞数据这个动作来说）
情况③：
10个线程 显然还是 太少了， 而且我电脑机子又好， 终于出现 ‘不安全’情况了 ，非常难得。
多线程操作 ArrayList 导致出现 add赋值 出现 null 情景分析 ：
为什么会出现，先看看源码 ，
Object[] elementData : 保存所有元素值的 数组
size : elementData中存储的元素个数
再看看 add 函数的 源码 ：
ensureExplicitCapacity （）函数：
将当前的新元素加到列表后面，判断列表的 elementData 数组的大小是否满足。
如果 size + 1 的这个需求长度大于 elementData 这个数组的长度，那么就要对这个数组进行扩容。
elementData[size++] = e ：
e是传入的 值， 把这个值 赋值在 elementData数组的 size++ 位置 。
大家看出来问题没？
这两步没有和在一块操作。
也就说如果出现这个扩容的触发 和后面 赋值 并发情况 ，那么就有好戏看了。
ArrayList是基于数组实现，数组大小一旦确定就无法更改。
ArrayList的扩容：
而 通过new ArrayList<>()实例的对象初始化的大小是0，所以第一次插入就肯定会触发扩容。
这里又必须给大家推荐一篇好文章了：
（没错也是我写的，但是看到这，你别去看这篇，跟着我现在的思路继续分析 这个null值出现的情景，实在很感兴趣，自己一会再看）
Java ArrayList new出来，默认的容量到底是0还是10 ？
看看我们的截图， 第一个数据是 null 。
有趣。
第一个数据是 null （其实应该称为 执行扩容操作，并发导致出现null值 ）分析 ：
第一个线程A 插入数据时 属于首次add ，发现需要扩容， ok ， 线程A
然后 我们是多线程操作场景， for循环第二次，触发new第二个线程B来了，线程B去add的时候，
因为线程A第一次扩容可能并没完成,所以导致 线程B 扩容所拿到list的elementDate是旧的，并不是线程A第一次扩容后对象， 线程B 拿到的 size还是 0 ，所以线程B 也认为自己是第一次add ，也需要扩容。
幻想一下 A 、B 线程的并发 一起进入扩容场景：
那么线程A
在线程A这个操作的过程中，线程 B
线程 B一开始 不巧也是以为要扩容，他拿着一个旧的 list的elementDate 也整了一个新的数组 ，
然后把 整个 list的 elementDate 引用指向
this.elementData = B新构建的对象（这对象全部值为null）；
然后做什么？
然后 线程B 开始执行 elementDate[size++] = B的UUID值。
这里的好玩点是什么？
线程A 的值 赋值在 他创建出来的 elementDate 里面，然后触发 size++ 。
但是线程 B 呢， 把 this.elementData 指向了自己的新弄出来的， 所以 A 的值 无情被抛弃， 但是 线程 B 开始赋值的时候，
看看这个size在源码里的情况：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient Object[] elementData;
//这是大家共用的 size
private int size;
}
size是大家共用的， size 被 线程A 加1了 ，所以就出现 线程 B 赋值的时候 执行 elementDate[size++] = B的UUID值，出来的结果是
[null , B的UUID值]
null 就是这么来的 ！ 能看到这的人，友情提示，你已经阅读了3500字。当然还没完事。
情况④：
java.util.ConcurrentModificationException 并发冲突
直接定位报错函数：
这个其实 之前分析过：
modCount是修改记录数，expectedModCount是期望修改记录数；
初始化的时候 expectedModCount=modCount ；
ArrayList的add函数、remove函数 操作都有对modCount++操作，当expectedModCount和modCount值不相等， 那就会报并发错误了（其实这个不是仅仅是多线程的问题，是这个ArrayList 代码next函数的问题，更多细节可以有空看看 Java 移除List中的元素，这玩意讲究！）。
那么到这 我们大概知道 这个 ArrayList的不安全 问题了， 说白了就是 2行代码没上锁操作。
怎么办？ 怎么安全起来？
最简单的方式， 也是面经上经常看到的 使用 Vector ：
List<String> resultList = new Vector<>();看看vector怎么保证安全的：
其次 是 使用 Collections里面的synchronizedList ：
List<String> resultList =Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());看看synchronizedList 怎么保证安全的：
还有可以使用 CopyOnWriteArrayList ：
List<String> resultList = new CopyOnWriteArrayList();看看CopyOnWriteArrayList 怎么保证安全的：
ps:
CopyOnWriteArrayList 的set 也是上锁
但是get 没有， 也就是说，get可能在多线程场景使用，拿到的是旧数据是可能的（也就是当前能读到的list里面的数据）
那么就CopyOnWriteArrayList的 set\add\get 函数，你能预料到它的不好点么？
1.set add 都选择使用了Arrays.copyOf复制操作
所以存在 内存占用以及耗时问题，当数组元素越来越多的时候。
2. get 多线程过程读取数据不是实时，那就可能出现 数据不一致问题，但是最终数据是一致的（读多写少就很合适）。
好了，该篇就到这吧。
