两个线程访问频繁更新的 Arraylist 的问题答案

【问题标题】：Problems with two threads accessing a frequently updated Arraylist两个线程访问频繁更新的 Arraylist 的问题
【发布时间】：2011-08-03 07:08:09
【问题描述】：

我有存储许多对象的 ArrayLists，并且经常在 ArrayLists 中添加和删除对象。一个线程对数据结构进行操作，每 20 毫秒左右更新一次 ArrayList 的对象。另一个线程遍历 ArrayLists 并使用它们的元素来绘制对象（也是每 20-30 毫秒）。

如果使用 for 循环遍历 ArrayList，则 IndexOutOfBoundsExceptions 比比皆是。如果使用迭代器遍历 ArrayList，则 ConcurrentModificationExceptions 比比皆是。像这样同步 ArrayLists：


List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
synchronized(list) {
//use iterator for traversals
}

不抛出异常，但会消耗大量性能。有没有办法遍历这些 ArrayLists 而不会抛出异常并且不会消耗性能？

谢谢！

【问题讨论】：

是的，你有线程错误，你很幸运能得到你的例外。第一个线程做了哪些修改？某些范例比其他范例更容易使线程安全。如果列表很小，可以考虑CopyOnWriteArrayList。
我使用了 CopyOnWriteArrayList，似乎运行良好。但是，当我使用迭代器遍历列表时，对 remove(object) 的调用会引发 UnsupportedOperationException。 for 循环通过它没有问题。
如果要从遍历过程中确定的 CopyOnWriteArrayList 中删除对象，请将它们全部保存在单独的集合中，并在完成后调用 removeAll()。
我怀疑您需要在“绘画”代码中对列表进行结构修改。您需要进一步解耦两个线程，否则由于线程之间的同步，您将陷入性能不佳的困境。如果您发布代码的简化版本，也许人们可以帮助您重新组织它。

标签： java multithreading data-structures iterator arraylist

【解决方案1】：

虽然 CopyOnWriteArrayList 为读取器提供了最高性能，但如果写入频繁，则会出现写入器性能问题。

如果您的访问模式仅通过迭代器并且您不进行任何随机访问，那么使用队列可能是更好的选择，因为您可以使用 ConcurrentLinkedQueue 之类的东西。参见例如JAVA: Concurrency control for access to list in java。

【讨论】：

【解决方案2】：

您是否尝试过使用Iterator 和CopyOnWriteArrayList？保证不抛出ConcurrentModificationExceptions。

来自 Oracle javadocs（已添加重点）：

ArrayList 的线程安全变体其中所有变异操作（添加，集，等等）由实现制作底层证券的新副本数组。

这通常成本太高，但可能比替代品更有效当遍历操作很大时多于突变，并且很有用当你不能或不想同步遍历，但需要排除并发之间的干扰线程。 “快照”样式迭代器方法使用对状态的引用在该点的数组创建了迭代器。这个数组从不在生命周期的变化迭代器，所以干扰是不可能，迭代器是保证不扔并发修改异常。这迭代器不会反映添加，自删除或更改列表以来创建了迭代器。元素改变操作迭代器本身（删除、设置和不支持添加）。这些方法抛出 UnsupportedOperationException。

【讨论】：

【解决方案3】：

解决这个问题的一个好方法是让线程在列表的不同副本上工作。但是，CopyOnWriteArrayList 不太适合这里，因为它会在每次修改时创建一个副本，但在您的情况下，最好不要频繁地创建副本。

因此，您可以手动实现它：第一个线程创建更新列表的副本并通过 volatile 变量发布它，第二个线程使用此副本（我假设第一个线程只修改列表，而不是对象）：

private volatile List publicList;

// Thread A
List originalList = ...;
while (true) {
    modifyList(originalList); // Modify list
    publicList = new ArrayList(originalList); // Pusblish a copy
}

// Thread B
while (true) {
    for (Object o: publicList) { // Iterate over a published copy
        ...
    }
}

【讨论】：

+1 一个不错的缓存策略，它比CopyOnWriteArrayList 更精细。正在更改数组的线程在“工作”副本上工作，并定期更新“快照”副本。仅呈现列表内容的线程适用于“快照”副本。
我把你的换成了最佳答案。 CopyOnWriteArrayLists 是性能猪。

【解决方案4】：

在迭代之前将 ArrayList 复制到一个新变量中怎么样？这样你只需要同步复制块而不是列表的整个迭代。

【讨论】：

【解决方案5】：

您可以使用 CopyOnWriteArrayList ，它不会获得 ConcurrentModificationException 也不需要同步，或者您可以执行类似的操作。

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

List copy;
// lock the list for the minimal amount of time.
synchronized(list) {
    copy = new ArrayList(list);
}
// use the copy of the array list.

BTW CopyOnWriteArrayList 看起来像

List list = new CopyOnWriteArrayList();

// use the list.

【讨论】：

【解决方案6】：

CopyOnWriteArrayList 类是为了解决这个问题而创建的。

【讨论】：