Question

我最近遇到了一个意外错误（在属于我的代码中），该错误导致ArrayIndexOutOfBoundsException上出现ArrayList#contains。此处的相关代码如下。

private static final List<String> list = new ArrayList<>();

static void register() {
    update();
    new Timer().schedule(new TimerTask() {
        @Override
        public void run() {
            update();
        }
    }, 0, 21600000);
}

private static void update() {
    list.clear();
    new Thread(() -> {
        List<String> other; //should always be the same length.
        list.addAll(other);
    }).start();
}

public static boolean contains(String string) { //called long after register
    return list.contains(string); //throws ArrayIndexOutOfBounds
}

我很清楚ArrayList不是线程安全的，可以用Collections#synchronizedList之类的东西来修复它。我的问题是了解此特定代码如何引发ArrayIndexOutOfBoundsException。

该异常的堆栈跟踪在ArrayList#indexOf中标识以下代码。

for (int i = 0; i < size; i++)
    if (o.equals(elementData[i])) //here
        return i;

在我看来，只有在size大于elementData.length时才会发生这种情况。据我了解，ArrayList#clear实际上并没有减少支持数组的长度。对addAll的调用仅应增加其容量，并且size总是在数组扩展后更新。我不知道在size大于数组容量的状态下，这种情况怎么可能。

我注意到的一个具体细节是Timer的延迟为0，这意味着update()被连续快速调用两次。我最好的猜测是addAll调用在某种程度上是重叠的，这使列表成为某种混合的无效状态。

如果有人可以解释这里发生的事情，那就太好了！

Answer 1

如果没有适当的同步，则不能保证关于一个线程的更改在另一个线程中可见。

无保证表示，如果线程A更改elementData和size，线程B看到：

所有更改
更新后的size，但旧的elementData
更新后的elementData，但旧的size
两个值均已更新，但elementData的内容未更新

为什么会发生这种情况（简短介绍请参见Wikipedia:Java Memory Model）

在现代计算机中，主内存相对较慢，因此在主内存和执行当前线程的CPU内核之间存在多个高速缓存。

线程A可能会在CPU寄存器或几个高速缓存之一中保持对size和elementData的更新，并在以后某个时间（甚至对于这些字段在不同的时间）更新主内存-只要线程A的正确性不受影响。由于没有同步发生，因此多线程的正确性无关紧要-线程A的工作就像是访问这些字段的唯一线程。

类似地，线程B可能将size和elementData保留在CPU寄存器或高速缓存中，或者它可以根据需要从主内存中更新一个或两个（可能是{{1} }已保存，已清除，因此需要从主存储器中重新加载size。由于没有同步发生，线程B假定没有其他线程更改这些字段，因此缓存的值始终与主内存中的值相同。

ArrayList＃上的ArrayIndexOutOfBounds包含（多线程）

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