java - 如何证明类 ListHelper 不是线程安全的

Question

最近在看《Java Concurrency in Practice 2nd》一书，作者提到如果我们使用Collections.synchronizedList来创建一个安全的线程List，那么我们必须确保我们使用的是同一个锁，它是SynchronizedCollection中的一个对象。以下代码来自本书:

public class ListHelper <E> {
    public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());

    public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
        boolean absent = !list.contains(x);
        if (absent)
            list.add(x);
        return absent;
    }
}

在这个类中，putIfAbsent方法已经被ListHelper中的一个Object锁住了，但是list.contains并没有把这个Object当作锁，而是有两个锁，所以在多线程下是不安全的。但我的问题是如何证明它不是线程安全的。你有什么想法吗？

Answer 1

下面的代码证明你的类不是线程安全的。

它在两个不同的线程中将 100000 个数字添加到列表中:

• t1 使用类的 putIfAbsent 方法
• t2 使用 synchronized block 正确锁定 synchronizedList 用来控制访问的同一个“互斥”对象，即包装器列表本身.

由于这两种方法都试图添加 相同 100000 个对象，结果应该是一个包含 100000 个对象的列表，即代码应该在末尾打印 100000。

有时它确实如此，当我运行它时，但大多数时候它会比那个高一点，例如100075，从而证明您的putIfAbsent 不是线程安全的。

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ListHelper<Integer> helper = new ListHelper<>();
        Thread t1 = new Thread(() -> Test.t1(helper));
        Thread t2 = new Thread(() -> Test.t2(helper));
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(helper.list.size());
    }
    private static void t1(ListHelper<Integer> helper) {
        for (int i = 0; i < 100000; i++)
            helper.putIfAbsent(i);
    }
    private static void t2(ListHelper<Integer> helper) {
        for (int i = 0; i < 100000; i++)
            synchronized (helper.list) { // correct way to synchronize
                if (! helper.list.contains(i))
                    helper.list.add(i);
            }
    }
}
class ListHelper <E> {
    public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());
    public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
        boolean absent = ! list.contains(x);
        if (absent)
            list.add(x);
        return absent;
    }
}