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在Java中选择列表实现:arrayList,linkedlist,copyOnwritearRaylist,listof

来源:图灵教育
时间:2025-02-07 16:34:08

在java中选择列表实现:arraylist,linkedlist,copyonwritearraylist,listof

选择合适的Java列表实现需要了解每个实现的特点。

概要

实现 底层结构 线程安全? 备注 ArrayList 动态数组 否 支持随机访问的一般用途。 LinkedList 双向链表 否 频繁插入/删除操作效率高,随机访问速度慢 (O(n))。 CopyOnWriteArrayList 动态数组 是 线程安全,适用于读多写少的场景。 List.of() / 不可变列表 固定数组 是 不能修改数据。

什么样的列表何时使用?

  • ArrayList: 在大多数情况下,默认选择。
  • LinkedList: 需要经常插入或删除列表两端的操作(如队列)。
  • CopyOnWriteArrayList: 读写操作需要线程安全,读写操作远远超过写作操作。
  • 不可变列表 (List.of()): 永远不会改变数据内容的场景。

线程安全演示

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以下示例表明ArrayList不是线程安全:

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListThreadSafetyDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Integer> unsafeList = new ArrayList<>();

        // 创建两个线程,向同一列表添加元素
        Thread thread1 = new Thread(() -> addElements(unsafeList));
        Thread thread2 = new Thread(() -> addElements(unsafeList));

        thread1.start();
        thread2.start();

        // 等待两个线程完成
        thread1.join();
        thread2.join();

        // 预期大小:2000 (每个线程1000元素)
        // 实际尺寸通常小于2000,ArrrayIndexoutofboundsexception等异常也可能被抛出。

        /*
            竞争条件:两个线程可能试图同时添加size字段并写入相同的数组索引,导致一个写入被覆盖。

        /*
            竞争条件:两个线程可能试图同时添加size字段并写入相同的数组索引,导致一个写入被覆盖。
            内部数组损坏:内部elementdata数组可能会不一致地调整大小,导致索引错误。
            更新丢失:size计数器可能无法原子更新,导致元素低于预期。
         */
        System.out.println("最终列表大小: " + unsafeList.size());
    }

    private static void addElements(List<Integer> list) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            list.add(i);
        }
    }
}

为了获得线程安全列表,请选择copyonWritearraylist。由于它实现了相同的List接口,大多数方法使用相同的方法。

也可以使用Collections.synchronizedList()创建线程安全列表的方法:

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

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