10. ArrayList和LinkedList在并发环境下存在哪些问题？如何解决？

标准答案

ArrayList 和 LinkedList 都是非线程安全的，在并发环境下可能会出现数据不一致、ConcurrentModificationException 等问题。解决方案包括使用 Collections.synchronizedList、CopyOnWriteArrayList 或 ConcurrentLinkedDeque 等线程安全的集合。

答案解析

在多线程环境下，ArrayList 和 LinkedList 存在以下主要问题：

1. 竞态条件导致数据不一致

ArrayList 和 LinkedList 不是线程安全的，多线程同时修改时可能导致数据覆盖、丢失，甚至抛出异常。例如：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    executor.execute(() -> list.add(1));
}
executor.shutdown();

上面代码在多线程环境下，add() 操作不是原子的，可能会出现写入错误，导致数据不一致。

2. 迭代器的 fail-fast 机制

如果一个线程在遍历 ArrayList 或 LinkedList 时，另一个线程修改了集合，可能会触发 ConcurrentModificationException：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
for (Integer i : list) {
    list.remove(i); // 会抛出 ConcurrentModificationException
}

这是因为 modCount 发生变化，导致 Iterator 在 next() 方法中检测到并抛出异常。

3. 读写锁竞争问题

LinkedList 在 remove() 时需要遍历整个链表，操作成本高；而 ArrayList 在 remove() 时需要移动元素。在并发环境下，多个线程可能竞争锁导致性能下降。

解决方案

1. Collections.synchronizedList

使用 Collections.synchronizedList() 可以在方法级别加锁：

List<Integer> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

但要注意，遍历时仍需要手动同步：

synchronized(syncList) {
    for (Integer i : syncList) {
        // 遍历
    }
}

2. CopyOnWriteArrayList

如果写入少、读取多，CopyOnWriteArrayList 是更好的选择：

List<Integer> cowList = new CopyOnWriteArrayList<>();
cowList.add(1);

它在写入时复制整个底层数组，避免并发修改异常，但写入性能较低。

3. ConcurrentLinkedDeque

对于 LinkedList，可用 ConcurrentLinkedDeque 代替：

Deque<Integer> deque = new ConcurrentLinkedDeque<>();
deque.add(1);

它基于 CAS（Compare-And-Swap），无锁并发性能更好。

深入追问

• CopyOnWriteArrayList 为什么适合读多写少的场景？
• 为什么 ConcurrentLinkedDeque 适用于高并发场景，而 LinkedList 不适用？
• synchronizedList 和 CopyOnWriteArrayList 的性能对比如何？

相关面试题

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