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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。

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