How to Implement a Thread-Safe Resizable Array in Java

在使用线程安全的动态数组时，多个线程可以执行插入和删除等操作，而不会有数据损坏的风险。虽然 ArrayList 类是 Java 的标准类，但默认情况下它不是线程安全的。可以使用并发集合或同步来确保线程安全。我们可以通过使用并发集合，如 Collections.synchronizedList 或 CopyOnWriteArrayList 来生成一个线程安全的动态数组。通过确保一次只有一个线程可以访问该数组，同步有助于防止数据损坏。

在 Java 中，你可以在实现线程安全的动态数组时，使用同步方法来处理并发修改并确保安全扩展。

实现线程安全动态数组的不同方法

方法：使用同步方法

为了让数组一次只能被一个线程修改，同步添加、删除和调整元素大小的方法。

在此示例中，使用 Collections.synchronizedList 创建了一个线程安全的动态数组。synchronizedList 函数通过包装现有列表来创建一个同步（线程安全）列表。

实施

文件名： ThreadSynchronizedList.java

输出

 
The elements present in the array is: 
10
20
30
40
50   

方法：使用 CopyOnWriteArrayList

得益于 java.util.concurrent 包，这里有一个 Java 自带的动态、线程安全数组。每次进行更改时，都会创建一个底层数组的新副本，以确保线程安全。然而，对于频繁更新的列表，这可能会消耗大量内存。

线程安全由并发集合（如 CopyOnWriteArrayList）提供，它们不需要显式同步。每次添加或修改元素时，都会创建一个底层数组的新副本，以确保安全迭代。

实施

文件名： ThreadCopyWriteArrayList.java

输出

 
The elements present in the array is: 
10
20
30
40
50   

方法：使用 ReentrantLock

为了提供安全的并发访问，该代码使用泛型和 ReentrantLock 在 Java 中定义了一个动态、线程安全的数组。为了存储泛型元素 (T)，类 ThreadSafeResizableArray 包含一个构造函数，该构造函数以指定的初始容量初始化数组。当 add 方法（已锁定）向数组添加元素时，通过将现有元素复制到新的、更大的数组来加倍数组的容量。

如果数组的当前大小超过其限制，则会触发 resize 函数。除了使用锁定在管理可能的 IndexOutOfBoundsExceptions 时维护线程安全外，get 函数还允许检索指定索引处的元素。

实施

文件名： ThreadSafeResizableArray.java

输出

 
The elements in the array is:
10
20
30
40
50