java多线程共用一个list-摩杜云开发者社区

Java多线程共用一个List

引言

在Java编程中，多线程是一种常见的编程模式，它允许程序同时执行多个任务，从而提高程序的并发性和效率。然而，在多线程编程中，共享数据的安全性是一个重要的问题，特别是当多个线程同时访问和修改同一个数据结构时。

本文将介绍如何在Java中实现多个线程共享一个List，并保证线程安全。我们将分析问题的背景，然后通过示例代码来说明如何正确地实现多线程共享一个List。

问题背景

当多个线程同时访问和修改同一个List时，可能会发生数据不一致的情况。例如，如果一个线程正在向List中添加元素，而另一个线程同时正在从List中删除元素，那么就可能导致删除操作删除的是刚刚被添加的元素，从而引发数据不一致。

为了解决这个问题，我们需要使用一些同步机制来保证多个线程对List的访问是安全的。Java提供了几种同步机制，其中最常用的是使用synchronized关键字或使用java.util.concurrent包中的线程安全集合类。

使用`synchronized`关键字实现多线程共享List

下面是一个使用synchronized关键字实现多线程共享List的示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SharedListExample {
    private List<Integer> sharedList = new ArrayList<>();

    public synchronized void addElement(int element) {
        sharedList.add(element);
    }

    public synchronized void removeElement(int element) {
        sharedList.remove(Integer.valueOf(element));
    }

    public synchronized List<Integer> getList() {
        return sharedList;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SharedListExample example = new SharedListExample();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.addElement(i);
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.removeElement(i);
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        List<Integer> list = example.getList();
        System.out.println("List size: " + list.size());
    }
}

在上面的代码中，我们使用synchronized关键字修饰了addElement()、removeElement()和getList()方法，以确保在同一时间只有一个线程可以执行这些方法。这样就保证了多个线程对List的访问是安全的。

甘特图

下面是使用mermaid语法绘制的甘特图，展示了两个线程对List进行操作的时间线。

gantt
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    title Java多线程共用一个List示例
    section 线程1
    添加元素 :a1, 2022-02-01, 1d
    section 线程2
    删除元素 :a2, after a1, 1d

甘特图清晰地展示了线程1先执行addElement()方法添加元素，然后线程2再执行removeElement()方法删除元素。

关系图

下面是使用mermaid语法绘制的关系图，展示了多个线程共享同一个List的关系。

erDiagram
    List ||.. Thread : 共享

关系图清晰地展示了List和Thread之间的关系，说明了List被多个线程共享。

结论

通过使用synchronized关键字，我们可以确保多个线程对List的访问是安全的，避免了数据不一致的问题。然而，使用synchronized关键字会造成性能上的损失，因为同一时间只有一个线程可以操作List。

为了提高性能，我们还可以使用java.util.concurrent包中的线程安全集合类，例如CopyOnWriteArrayList。这些集合类利用了更高级的同步机制，可以在保证线程安全的同时提供更好的性能