文章目录
  1. 1. 遍历List的多种方式
    1. 1.1. 方式一：
    2. 1.2. 方式二：
    3. 1.3. 方式三：
    4. 1.4. 方式四（Java 8）：
    5. 1.5. 方式五（Java 8 Lambda）：
  2. 2. 遍历List的同时操作List会发生什么？
  3. 3. 使用线程安全的Vector
  4. 4. CopyOnWriteArrayList
  5. 5. 线程安全的List.forEach

遍历List的多种方式

在讲如何线程安全地遍历 List 之前，先看看遍历一个 List 通常会采用哪些方式。

方式一：

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for(int i = 0; i < list.size(); i++) {
	System.out.println(list.get(i));
}

方式二：

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Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
	System.out.println(iterator.next());
}

方式三：

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for(Object item : list) {
	System.out.println(item);
}

方式四（Java 8）：

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list.forEach(new Consumer<Object>() {
	@Override
	public void accept(Object item) {
		System.out.println(item);
	}
});

方式五（Java 8 Lambda）：

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list.forEach(item -> {
	System.out.println(item);
});

方式一的遍历方法对于 RandomAccess 接口的实现类（例如 ArrayList）来说是一种性能很好的遍历方式。但是对于 LinkedList 这样的基于链表实现的 List，通过 list.get(i) 获取元素的性能差。

方式二和方式三两种方式的本质是一样的，都是通过 Iterator 迭代器来实现的遍历，方式三是增强版的 for 循环，可以看作是方式二的简化形式。

方式四和方式五本质也是一样的，都是使用Java 8新增的 forEach 方法来遍历。方式五是方式四的一种简化形式，使用了Lambda表达式。

遍历List的同时操作List会发生什么？

先用非线程安全的 ArrayList 做个试验，用一个线程通过增强的 for 循环遍历 List，遍历的同时另一个线程删除 List 中的一个元素，代码如下：

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public static void main(String[] args) {
	
	// 初始化一个list，放入5个元素
	final List<Integer> list = new ArrayList<>();
	for(int i = 0; i < 5; i++) {
		list.add(i);
	}

	// 线程一：通过Iterator遍历List
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			for(int item : list) {
				System.out.println("遍历元素：" + item);
				// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
				try {
					Thread.sleep(1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}).start();
	
	// 线程二：remove一个元素
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
			list.remove(4);
			System.out.println("list.remove(4)");
		}
	}).start();
}

运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
list.remove(4)
Exception in thread “Thread-0” java.util.ConcurrentModificationException

线程一在遍历到第二个元素时，线程二删除了一个元素，此时程序出现异常： ConcurrentModificationException 。

当一个 List 正在通过迭代器遍历时，同时另外一个线程对这个 List 进行修改，就会发生异常。

使用线程安全的Vector

ArrayList 是非线程安全的，Vector 是线程安全的，那么把 ArrayList 换成 Vector 是不是就可以线程安全地遍历了？

将程序中的：

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final List<Integer> list = new ArrayList<>();

改成：

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final List<Integer> list = new Vector<>();

再运行一次试试，会发现结果和 ArrayList 一样会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

为什么线程安全的 Vector 也不能线程安全地遍历呢？其实道理也很简单，看 Vector 源码可以发现它的很多方法都加上了 synchronized 来进行线程同步，例如 add()、remove()、set()、get()，但是 Vector 内部的 synchronized 方法无法控制到外部遍历操作，所以即使是线程安全的 Vector 也无法做到线程安全地遍历。

如果想要线程安全地遍历 Vector，需要我们去手动在遍历时给 Vector 加上 synchronized 锁，防止遍历的同时进行 remove 操作。代码如下：

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public static void main(String[] args) {
	
	// 初始化一个list，放入5个元素
	final List<Integer> list = new Vector<>();
	for(int i = 0; i < 5; i++) {
		list.add(i);
	}

	// 线程一：通过Iterator遍历List
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			// synchronized来锁住list，remove操作会在遍历完成释放锁后进行
			synchronized (list) {
				for(int item : list) {
					System.out.println("遍历元素：" + item);
					// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
					try {
						Thread.sleep(1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}
	}).start();
	
	// 线程二：remove一个元素
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
			list.remove(4);
			System.out.println("list.remove(4)");
		}
	}).start();
}

运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4
list.remove(4)

运行结果显示 list.remove(4) 的操作是等待遍历完成后再进行的。

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 是 java.util.concurrent 包中的一个 List 的实现类。CopyOnWrite 的意思是在写时拷贝，也就是如果需要对CopyOnWriteArrayList 的内容进行改变，首先会拷贝一份新的 List 并且在新的 List 上进行修改，最后将原 List 的引用指向新的 List。

使用 CopyOnWriteArrayList 可以线程安全地遍历，因为如果另外一个线程在遍历的时候修改 List 的话，实际上会拷贝出一个新的 List 上修改，而不影响当前正在被遍历的 List。

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public static void main(String[] args) {
	
	// 初始化一个list，放入5个元素
	final List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
	for(int i = 0; i < 5; i++) {
		list.add(i);
	}

	// 线程一：通过Iterator遍历List
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			for(int item : list) {
				System.out.println("遍历元素：" + item);
				// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
				try {
					Thread.sleep(1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}).start();
	
	// 线程二：remove一个元素
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
			list.remove(4);
			System.out.println("list.remove(4)");
		}
	}).start();
}

运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
list.remove(4)
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4

从上面的运行结果可以看出，虽然list.remove(4)已经移除了一个元素，但是遍历的结果还是存在这个元素。由此可以看出被遍历的和 remove 的是两个不同的 List。

线程安全的List.forEach

List.forEach 方法是Java 8新增的一个方法，主要目的还是用于让 List 来支持Java 8的新特性：Lambda表达式。

由于 forEach 方法是 List 内部的一个方法，所以不同于在 List 外遍历 List ，forEach 方法相当于 List 自身遍历的方法，所以它可以自由控制是否线程安全。

我们看线程安全的 Vector 的 forEach 方法源码：

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public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) {
	...
}

可以看到 Vector 的 forEach 方法上加了 synchronized 来控制线程安全的遍历，也就是Vector的forEach方法可以线程安全地遍历。

下面可以测试一下：

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public static void main(String[] args) {
	
	// 初始化一个list，放入5个元素
	final List<Integer> list = new Vector<>();
	for(int i = 0; i < 5; i++) {
		list.add(i);
	}

	// 线程一：通过Iterator遍历List
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			list.forEach(item -> {
				System.out.println("遍历元素：" + item);
				// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
				try {
					Thread.sleep(1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
		}
	}).start();
	
	// 线程二：remove一个元素
	new Thread(new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			// 由于程序跑的太快，这里sleep了1秒来调慢程序的运行速度
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
			list.remove(4);
			System.out.println("list.remove(4)");
		}
	}).start();
}

运行结果：
遍历元素：0
遍历元素：1
遍历元素：2
遍历元素：3
遍历元素：4
list.remove(4)

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  1. 1. 遍历List的多种方式
    1. 1.1. 方式一：
    2. 1.2. 方式二：
    3. 1.3. 方式三：
    4. 1.4. 方式四（Java 8）：
    5. 1.5. 方式五（Java 8 Lambda）：
  2. 2. 遍历List的同时操作List会发生什么？
  3. 3. 使用线程安全的Vector
  4. 4. CopyOnWriteArrayList
  5. 5. 线程安全的List.forEach