Question

我想编写一个简单的线程安全arraylist，它支持：

add（），remove（int i），insert（int i），update（int i）和get（int i）

一个简单的实现是向内部数据结构添加锁（例如，一个对象数组），但它不够好，因为一次只有一个线程可以访问该列表。

因此，我的初步计划是为每个数据槽添加锁定，以便不同的线程可以同时访问不同索引中的元素。数据结构如下所示：

class MyArrayList {
    Lock listlock;
    Lock[] locks;
    Object[] array;
}

如果不需要调整大小（），则锁定应该如下：

for get（int i），线程需要获取锁[i]。
对于insert（int i），线程需要获取j＆gt; = i和listlock的所有锁[j]。
for remove（int i），一个线程需要获取j＆gt; = i和listlock的所有锁[j]。
对于add（），线程需要获取listlock。
对于insert（），线程需要获取锁[i]。

我的问题是：

如何在更多对象添加时调整大小时处理锁定，我需要创建一个新的更大的数组来保存所有对象。这很烦人，因为其他一些线程也可能会等待释放锁，
有什么更好的建议来实现这种线程安全的arraylist？

Answer 1

一个简单的方法是使用read-write lock（[Reentrant]ReadWriteLock），这么多线程可以同时读取，但一旦有人获得写锁定，其他人就无法访问该列表。

或者你可以做一些与你的想法有些相似的事情：每个插槽一个读写锁+一个全局（＆＃34;结构＆＃34;）读写锁+一个跟踪{{1案件。所以：

要访问（读取或写入）任何内容，线程至少需要全局读锁定。
只有尝试进行结构更改的线程（更改大小的线程）才会获得全局写锁定，但只能设置一个j >= i变量来指示其中的所有位置是否被锁定＆＃34; （int modifyingFrom个案）。设置j >= i后，您将降级（请参阅docs）从写入锁定读取锁定，让其他人访问该列表。
任何线程试图做一些不是结构改变的事情，一旦持有全局读锁定，就会检查它想要做什么与modifyingFrom的当前值冲突。如果发生冲突，请一直睡到设置modifyingFrom的线程完成并通知所有正在等待的人。必须同步此检查（仅在某个对象上使用modifyingFrom），因此在冲突线程调用synchronized (obj)并永久休眠（保持）之前，结构更改线程不会发生obj.notify()全局读锁！）。：（
如果没有发生结构性更改，您应该拥有obj.wait()或将boolean structuralChangeHappening = false设置为某个modifyingFrom（然后您可以检查x > <list size>到{{1} }或i < modifyingFrom）。完成结构更改的线程将get()设置回此值，此处必须同步以通知等待线程。
想要在已经发生结构更改时进行结构更改的线程将等待，因为它需要全局写锁定并且至少有一个线程具有全局读锁定。实际上，它会等到没有人访问该列表。
一个线程分配一个新的（更大......或更小，如果你有一个trimToSize()或某个东西）数组将在整个操作期间保存全局 write lock < / em>的

我很想将全局读写锁视为非常必要，但最后两点证明了这一点。

一些示例案例：

某些线程尝试update()（每个线程都带有modifyingFrom，唯一或不唯一）：每个线程都会获得全局读锁定，然后{ {1}}读取锁定，然后读取位置，没有人会等待。

与其他线程尝试get(i)的情况相同：如果没有相等的i，则无人等待。否则，只有线程写入或读取冲突位置的线程才会等待。

线程i启动update([index =] i, element)，其他线程尝试i： t设置insert([index =] 5, element)后发布全局写锁，所有读取的线程获取全局读锁，然后检查get(i)。那些t的人只能获得插槽的（读）锁;其他人等到modifyingFrom = 5完成并通知，然后锁定插槽。

线程启动modifyingFrom并需要分配一个新数组：一旦获得全局写锁定，其他任何人都无法做任何事情，直到它完成。

列表的大小为7，线程i < modifyingFrom调用insert(5)，另一个线程add()调用t_a：

如果add(element)碰巧首先获得全局写锁定，它会设置t_g，一旦释放锁定，get([index =] 7)获取全局读锁定，就会看到{{1}睡觉直到t_a完成并通知它。

如果modifyingFrom = 7首先获得全局读锁定，它将检查t_g（index (= 7) >= modifyingFrom，示例前的第4个点），然后抛出异常，因为t_a 释放锁定后！然后t_g能够获得全局写锁定并正常进行。

记住必须同步对7 < modifyingFrom的访问。

你说你只想要那五个操作，但是如果你想要一个迭代器，它可以通过其他方式（不是迭代器本身）来检查是否有某些东西被改变了，就像标准类一样。

现在，我不知道在哪种条件下，这比其他方法更好。另外，请考虑在实际应用程序中可能需要更多限制，因为这应该只确保一致性：如果您尝试读取和写入相同的位置，则可以在写入之前或之后进行读取。也许有一些像modifyingFrom > <list size> (== 7)这样的方法是有意义的，只有在调用方法时没有发生冲突的结构变化时才会这样做，或7 >= <list size>只有在列表位于满足谓词的状态（应该仔细定义，不要导致死锁）。

如果我错过了什么，请告诉我。可能有很多角落案件。：）

通过锁定在Java中实现线程安全的ArrayList

1 个答案: