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遍歷List的多種方式

在講如何線程安全地遍歷List之前，先看看通常我們遍歷一個(gè)List會(huì)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>() {@Overridepublic void accept(Object item) {System.out.println(item);} });

方式五（Java 8 Lambda）：

list.forEach(item -> {System.out.println(item); });

方式一的遍歷方法對(duì)于RandomAccess接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)（例如ArrayList）來(lái)說(shuō)是一種性能很好的遍歷方式。但是對(duì)于LinkedList這樣的基于鏈表實(shí)現(xiàn)的List，通過(guò)list.get(i)獲取元素的性能差。

方式二和方式三兩種方式的本質(zhì)是一樣的，都是通過(guò)Iterator迭代器來(lái)實(shí)現(xiàn)的遍歷，方式三是增強(qiáng)版的for循環(huán)，可以看作是方式二的簡(jiǎn)化形式。

方式四和方式五本質(zhì)也是一樣的，都是使用Java 8新增的forEach方法來(lái)遍歷。方式五是方式四的一種簡(jiǎn)化形式，使用了Lambda表達(dá)式。

遍歷List的同時(shí)操作List會(huì)發(fā)生什么？

先用非線程安全的ArrayList做個(gè)試驗(yàn)，用一個(gè)線程遍歷List，遍歷的同時(shí)另一個(gè)線程刪除List中的一個(gè)元素，代碼如下：

public static void main(String[] args) {// 初始化一個(gè)list，放入5個(gè)元素final List<Integer> list = new ArrayList<>();for(int i = 0; i < 5; i++) {list.add(i);}// 線程一：通過(guò)Iterator遍歷Listnew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int item : list) {System.out.println("遍歷元素：" + item);// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();// 線程二：remove一個(gè)元素new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}list.remove(4);System.out.println("list.remove(4)");}}).start(); }

運(yùn)行結(jié)果：

遍歷元素：0 遍歷元素：1 list.remove(4) Exception in thread “Thread-0” Java.util.ConcurrentModificationException

線程一在遍歷到第二個(gè)元素時(shí)，線程二刪除了一個(gè)元素，此時(shí)程序出現(xiàn)異常：ConcurrentModificationException。

試想如果一個(gè)老師正在點(diǎn)整個(gè)班級(jí)所有學(xué)生的人數(shù)（線程一遍歷List），而校長(zhǎng)（線程二）同時(shí)叫走幾個(gè)學(xué)生，那么老師也肯定點(diǎn)不下去了。

所以我們會(huì)想到一個(gè)解決方案，那就是校長(zhǎng)等待老師點(diǎn)完學(xué)生后，再叫走學(xué)生。即讓線程二等待線程一的遍歷完成后再進(jìn)行remove元素。

使用線程安全的Vector

ArrayList是非線程安全的，Vector是線程安全的，那么把ArrayList換成Vector是不是就可以線程安全地遍歷了？

將程序中的：

final List<Integer> list = new ArrayList<>();

改成：

final List<Integer> list = new Vector<>();

再運(yùn)行一次試試，會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果和ArrayList一樣會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常。

為什么線程安全的Vector也不能線程安全地遍歷呢？其實(shí)道理也很簡(jiǎn)單，看Vector源碼可以發(fā)現(xiàn)它的很多方法都加上了synchronized來(lái)進(jìn)行線程同步，例如add()、remove()、set()、get()，但是Vector內(nèi)部的synchronized方法無(wú)法控制到遍歷操作，所以即使是線程安全的Vector也無(wú)法做到線程安全地遍歷。

如果想要線程安全地遍歷Vector，需要我們?nèi)ナ謩?dòng)在遍歷時(shí)給Vector加上synchronized鎖，防止遍歷的同時(shí)進(jìn)行remove操作。相當(dāng)于校長(zhǎng)等待老師點(diǎn)完學(xué)生后，再叫走學(xué)生。代碼如下：

public static void main(String[] args) {// 初始化一個(gè)list，放入5個(gè)元素final List<Integer> list = new Vector<>();for(int i = 0; i < 5; i++) {list.add(i);}// 線程一：通過(guò)Iterator遍歷Listnew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// synchronized來(lái)鎖住list，remove操作會(huì)在遍歷完成釋放鎖后進(jìn)行synchronized (list) {for(int item : list) {System.out.println("遍歷元素：" + item);// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}).start();// 線程二：remove一個(gè)元素new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}list.remove(4);System.out.println("list.remove(4)");}}).start(); }

運(yùn)行結(jié)果：

遍歷元素：0 遍歷元素：1 遍歷元素：2 遍歷元素：3 遍歷元素：4 list.remove(4)

運(yùn)行結(jié)果顯示list.remove(4)的操作是等待遍歷完成后再進(jìn)行的。

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是java.util.concurrent包中的一個(gè)List的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。CopyOnWrite的意思是在寫(xiě)時(shí)拷貝，也就是如果需要對(duì)CopyOnWriteArrayList的內(nèi)容進(jìn)行改變，首先會(huì)拷貝一份新的List并且在新的List上進(jìn)行修改，最后將原List的引用指向新的List。

使用CopyOnWriteArrayList可以線程安全地遍歷，因?yàn)槿绻硗庖粋€(gè)線程在遍歷的時(shí)候修改List的話(huà)，實(shí)際上會(huì)拷貝出一個(gè)新的List上修改，而不影響當(dāng)前正在被遍歷的List。

相當(dāng)于校長(zhǎng)要想從班級(jí)喊走或者添加學(xué)生，需要把學(xué)生全部帶到一個(gè)新的教室再進(jìn)行操作，而老師則通過(guò)之前班級(jí)的快照在照片上清點(diǎn)學(xué)生。

public static void main(String[] args) {// 初始化一個(gè)list，放入5個(gè)元素final List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();for(int i = 0; i < 5; i++) {list.add(i);}// 線程一：通過(guò)Iterator遍歷Listnew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int item : list) {System.out.println("遍歷元素：" + item);// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}).start();// 線程二：remove一個(gè)元素new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}list.remove(4);System.out.println("list.remove(4)");}}).start(); }

運(yùn)行結(jié)果：

遍歷元素：0 遍歷元素：1 list.remove(4) 遍歷元素：2 遍歷元素：3 遍歷元素：4

從上面的運(yùn)行結(jié)果可以看出，雖然list.remove(4)已經(jīng)移除了一個(gè)元素，但是遍歷的結(jié)果還是存在這個(gè)元素。由此可以看出被遍歷的和remove的是兩個(gè)不同的List。

線程安全的List.forEach

List.forEach方法是Java 8新增的一個(gè)方法，主要目的還是用于讓List來(lái)支持Java 8的新特性：Lambda表達(dá)式。

由于forEach方法是List的一個(gè)方法，所以不同于在List外遍歷List，forEach方法相當(dāng)于List自身遍歷的方法，所以它可以自由控制是否線程安全。

我們看線程安全的Vector的forEach方法源碼：

public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) {... }

可以看到Vector的forEach方法上加了synchronized來(lái)控制線程安全的遍歷，也就是Vector的forEach方法可以線程安全地遍歷。

下面可以測(cè)試一下：

public static void main(String[] args) {// 初始化一個(gè)list，放入5個(gè)元素final List<Integer> list = new Vector<>();for(int i = 0; i < 5; i++) {list.add(i);}// 線程一：通過(guò)Iterator遍歷Listnew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {list.forEach(item -> {System.out.println("遍歷元素：" + item);// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}}).start();// 線程二：remove一個(gè)元素new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 由于程序跑的太快，這里sleep了1秒來(lái)調(diào)慢程序的運(yùn)行速度try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}list.remove(4);System.out.println("list.remove(4)");}}).start(); }

運(yùn)行結(jié)果：

遍歷元素：0 遍歷元素：1 遍歷元素：2 遍歷元素：3 遍歷元素：4 list.remove(4)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的如何线程安全地遍历List：Vector、CopyOnWriteArrayList的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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