如何线程安全地遍历List：VectorCopyOnWriteArrayList
Posted 叉叉哥
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何线程安全地遍历List：VectorCopyOnWriteArrayList相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
遍历List的多种方式
在讲如何线程安全地遍历List之前，先看看通常我们遍历一个List会采用哪些方式。
方式一：
for(int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println(list.get(i)); }
方式二：
Iterator iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); }
方式三：
for(Object item : list) { System.out.println(item); }
方式四（Java 8）：
list.forEach(new Consumer<Object>() { @Override public void accept(Object item) { System.out.println(item); } });
方式五（Java 8 Lambda）：
list.forEach(item -> {
System.out.println(item);
});
首先，方式一的遍历方法是一种非常不建议使用的方式，特别是对于LinkedList。LinkedList是基于链表实现的，通过list.get(i)获取元素的性能差，所以方式一是性能很差的一种遍历方式。本文接下来的内容不再讨论这种方式的遍历。
方式二和方式三两种方式的本质是一样的，都是通过Iterator迭代器来实现的遍历，方式三可以看作是方式二的简化形式。
方式四和方式五本质也是一样的，都是使用Java 8新增的forEach方法来遍历。方式五是方式四的一种简化形式，使用了Lambda表达式。
遍历List的同时操作List会发生什么？
先用非线程安全的ArrayList做个试验，用一个线程遍历List，遍历的同时另一个线程删除List中的一个元素，代码如下：
public static void main(String[] args) { // 初始化一个list，放入5个元素 final List<Integer> list = new ArrayList<>(); for(int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } // 线程一：通过Iterator遍历List new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int item : list) { System.out.println("遍历元素：" + item); // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); // 线程二：remove一个元素 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } list.remove(4); System.out.println("list.remove(4)"); } }).start(); }
运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
list.remove(4)
Exception in thread “Thread-0” java.util.ConcurrentModificationException
线程一在遍历到第二个元素时，线程二删除了一个元素，此时程序出现异常：ConcurrentModificationException。
试想如果一个老师正在点整个班级所有学生的人数（线程一遍历List），而校长（线程二）同时叫走几个学生，那么老师也肯定点不下去了。
所以我们会想到一个解决方案，那就是校长等待老师点完学生后，再叫走学生。即让线程二等待线程一的遍历完成后再进行remove元素。
使用线程安全的Vector
ArrayList是非线程安全的，Vector是线程安全的，那么把ArrayList换成Vector是不是就可以线程安全地遍历了？
将程序中的：
final List<Integer> list = new ArrayList<>();
改成：
final List<Integer> list = new Vector<>();
再运行一次试试，会发现结果和ArrayList一样会抛出ConcurrentModificationException异常。
为什么线程安全的Vector也不能线程安全地遍历呢？其实道理也很简单，看Vector源码可以发现它的很多方法都加上了synchronized来进行线程同步，例如add()、remove()、set()、get()，但是Vector内部的synchronized方法无法控制到遍历操作，所以即使是线程安全的Vector也无法做到线程安全地遍历。
如果想要线程安全地遍历Vector，需要我们去手动在遍历时给Vector加上synchronized锁，防止遍历的同时进行remove操作。相当于校长等待老师点完学生后，再叫走学生。代码如下：
public static void main(String[] args) { // 初始化一个list，放入5个元素 final List<Integer> list = new Vector<>(); for(int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } // 线程一：通过Iterator遍历List new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // synchronized来锁住list，remove操作会在遍历完成释放锁后进行 synchronized (list) { for(int item : list) { System.out.println("遍历元素：" + item); // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }).start(); // 线程二：remove一个元素 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } list.remove(4); System.out.println("list.remove(4)"); } }).start(); }
运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4
list.remove(4)
运行结果显示list.remove(4)的操作是等待遍历完成后再进行的。
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是java.util.concurrent包中的一个List的实现类。CopyOnWrite的意思是在写时拷贝，也就是如果需要对CopyOnWriteArrayList的内容进行改变，首先会拷贝一份新的List并且在新的List上进行修改，最后将原List的引用指向新的List。
使用CopyOnWriteArrayList可以线程安全地遍历，因为如果另外一个线程在遍历的时候修改List的话，实际上会拷贝出一个新的List上修改，而不影响当前正在被遍历的List。
相当于校长要想从班级喊走或者添加学生，需要把学生全部带到一个新的教室再进行操作，而老师则通过之前班级的快照在照片上清点学生。
public static void main(String[] args) { // 初始化一个list，放入5个元素 final List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); for(int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } // 线程一：通过Iterator遍历List new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int item : list) { System.out.println("遍历元素：" + item); // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); // 线程二：remove一个元素 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } list.remove(4); System.out.println("list.remove(4)"); } }).start(); }
运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
list.remove(4)
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4
从上面的运行结果可以看出，虽然list.remove(4)已经移除了一个元素，但是遍历的结果还是存在这个元素。由此可以看出被遍历的和remove的是两个不同的List。
线程安全的List.forEach
List.forEach方法是Java 8新增的一个方法，主要目的还是用于让List来支持Java 8的新特性：Lambda表达式。
由于forEach方法是List的一个方法，所以不同于在List外遍历List，forEach方法相当于List自身遍历的方法，所以它可以自由控制是否线程安全。
我们看线程安全的Vector的forEach方法源码：
public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) { ... }
可以看到Vector的forEach方法上加了synchronized来控制线程安全的遍历，也就是Vector的forEach方法可以线程安全地遍历。
下面可以测试一下：
public static void main(String[] args) { // 初始化一个list，放入5个元素 final List<Integer> list = new Vector<>(); for(int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } // 线程一：通过Iterator遍历List new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { list.forEach(item -> { System.out.println("遍历元素：" + item); // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); } }).start(); // 线程二：remove一个元素 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } list.remove(4); System.out.println("list.remove(4)"); } }).start(); }
运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4
list.remove(4)
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以上是关于如何线程安全地遍历List：VectorCopyOnWriteArrayList的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章