Java有线程安全的set吗？

Posted 2022-02-03 HelloWorld搬运工

在多线程环境下，要使用线程安全的集合，比如，ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，CopyOnWriteArrayList是线程安全的ArrayList。那么HashSet对应的线程安全集合，是什么呢？java有没有提供默认实现呢？

在java的concurrent包中，我找到了CopyOnWriteArraySet，那么它是线程安全的吗？下面是测试代码。

public static void main(String[] args) 
        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(12);
        int times = 10000;
        AtomicInteger flag = new AtomicInteger(0);
        for(int i = 0; i < times; i ++)
            service.execute(()->
                set.add("a" + flag.getAndAdd(1));
            );
        
        service.shutdown();
        try 
            service.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.DAYS);
        catch (Exception e)
            e.printStackTrace();
        
        System.out.println(set.size());
    

经过多次执行，结果都是10000。可以说明，CopyOnWriteArraySet是线程安全的Set。

那么CopyOnWriteArraySet是如何保证写入时的线程安全呢？以下是CopyOnWriteArraySet的add源码。

    public boolean add(E e) 
        return al.addIfAbsent(e);
    
    public boolean addIfAbsent(E e) 
        Object[] snapshot = getArray();
        return indexOf(e, snapshot, 0, snapshot.length) >= 0 ? false :
            addIfAbsent(e, snapshot);
    
    private static int indexOf(Object o, Object[] elements,
                               int index, int fence) 
        if (o == null) 
            for (int i = index; i < fence; i++)
                if (elements[i] == null)
                    return i;
         else 
            for (int i = index; i < fence; i++)
                if (o.equals(elements[i]))
                    return i;
        
        return -1;
    
    private boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot) 
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try 
            Object[] current = getArray();
            int len = current.length;
            if (snapshot != current) 
                // Optimize for lost race to another addXXX operation
                int common = Math.min(snapshot.length, len);
                for (int i = 0; i < common; i++)
                    if (current[i] != snapshot[i] && eq(e, current[i]))
                        return false;
                if (indexOf(e, current, common, len) >= 0)
                        return false;
            
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(current, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
         finally 
            lock.unlock();
        
    

从源码可以看出，CopyOnWriteArraySet底层采用了CopyOnWriteArrayList数据结构来实现。在add元素时，采用的是可重入锁来实现线程安全。