Java - ArrayList 构造函数的线程安全

Question

我正在查看这段代码。此构造函数委托给本机方法“System.arraycopy”

线程安全吗？我的意思是它可以抛出 ConcurrentModificationException 吗？

public Collection<Object> getConnections(Collection<Object> someCollection) {
    return new ArrayList<Object>(someCollection);
}

如果被复制的集合是 ThreadSafe 的，例如 CopyOnWriteArrayList，会有什么不同吗？

public Collection<Object> getConnections(CopyOnWriteArrayList<Object> someCollection) {
    return new ArrayList<Object>(someCollection);
}

编辑： 我知道 ThreadSafe != ConcurrentModificationException。我正在尝试在某个时间点拍摄数据快照。因此，如果另一个线程通过副本中途写入 someCollection，我不在乎结果是否具有新对象。我只是不希望它抛出 ConcurrentModificationException 或更糟

Answer 1

此构造函数委托给本地方法“System.arraycopy”

实际上，它在someCollection 上调用toArray()。如果someCollection 是ArrayList，那最终会调用System.arraycopy。对于其他集合类型，数组将以其他方式创建。

线程安全吗？

没有。

我的意思是它可以抛出 ConcurrentModificationException 吗？

如果它是 ArrayList，它不会抛出 ConcurrentModificationException ... 但这不会使它成为线程安全的！！

我正在尝试对某个时间点的数据进行快照。

您不会（总是）获得一致的快照。

例如，如果在您的线程正在调用此构造函数时，另一个线程在 someCollection 上调用 set(obj, pos)，那么您新创建的 ArrayList 的内容是不可预测的。

在 Java 11 版本中，ArrayList(Collection) 构造函数在参数集合上调用 toArray()。生成的ArrayList 将是集合的一致快照当且仅当toArray 调用保证提供一致的快照。这适用于某些集合类（例如 CopyOnWriteList），但一般情况下并非如此。

Answer 2

您的问题是您是否可以使用new ArrayList<Foo>(thatCollection) 安全地获取可能正在被另一个线程同时修改的集合的快照。答案是：只要thatCollection 本身是线程安全的，就可以。所以如果它是CopyOnWriteArrayList、synchronizedList 或Vector，如果它不是线程安全的，例如如果它是另一个ArrayList，那么你就不行了。 （将会发生的事情可能比ConcurrentModificationException 更糟糕。）

原因是ArrayList 构造函数只对另一个集合进行一次原子调用——对其toArray 方法。因此，它基本上享有该方法本身具有的任何线程安全保证。它并不总是这样实施，但现在正是出于这个原因。我们在 Guava 中使用 ImmutableList.copyOf 做同样的事情。

Answer 3

线程安全和 ConcurrentModificationException 是不同的概念。线程安全对象是多个线程可以同时调用其方法的对象，并且可以保证对象中保存的数据不会损坏（例如：http://thejavacodemonkey.blogspot.com/2007/08/making-your-java-class-thread-safe.html）。 ConcurrentModificationException 例如，当您正在遍历一个集合并且集合发生更改时，就会发生 ConcurrentModificationException。更改可能来自不同的线程，也可能来自同一个线程。

在您的构造函数中，如果另一个线程在您的构造函数复制 someCollection 时更改它，则可能导致未定义的行为（即新集合中的数据损坏，因为集合不是线程安全的）或 ConcurrentModificationException （如果集合确实检测到并发修改，但这不能保证，因为它不是线程安全的...... :-)

如果您的构造函数要使用Collection<Object>，则需要确保其他线程在构造函数返回之前不会修改集合。

另一方面，CopyOnWriteArrayList 是线程安全的并且保证不会抛出 ConcurrentModificationException，所以这样做应该是安全的，无需编写额外的同步代码。

Answer 4

ConcurrentModificationException 并不是线程不安全的唯一标志。例如，如果在方法 #1 中 someCollection 也是一个 ArrayList，那么您将永远不会有 ConcurrentModificationException（参见代码）。但是，数据完整性存在风险 - 如果源 ArrayList 在其复制过程中被更改，则只有部分更改可能会反映在副本中（不一定是最旧的更改！）。

换句话说，不能保证原子性（除非源是专门为它设计的，例如使用 CopyOnWriteArrayList）。

编辑：实际上，假设您没有正确同步线程，使用一个线程复制数组而另一个线程更新其中的引用在 Java 内存模型中是有问题的，理论上可能会导致不可预测的行为。