ArrayList 不是线程安全的，这点很多人都知道，但是线程不安全的原因及表现，怎么在多线程情况下使用ArrayList，可能不是很清楚，这里总结一下。

一、线程不安全的两种体现

查看 ArrayList 的 add 操作源码如下：

   /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
      // 判断列表的capacity容量是否足够，是否需要扩容
      ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
      // 将元素添加进列表的元素数组里面
      elementData[size++] = e;
      return true;
}

1. 数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException

由于ArrayList添加元素是如上面分两步进行，可以看出第一个不安全的隐患，在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。

具体逻辑如下：

1. 列表大小为9，即size=9
2. 线程A开始进入add方法，这时它获取到size的值为9，调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。
3. 线程B此时也进入add方法，它获取到size的值也为9，也开始调用ensureCapacityInternal方法。
4. 线程A发现需求大小为10，而elementData的大小就为10，可以容纳。于是它不再扩容，返回。
5. 线程B也发现需求大小为10，也可以容纳，返回。
6. 线程A开始进行设置值操作， elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。
7. 线程B也开始进行设置值操作，它尝试设置elementData[10] = e，而elementData没有进行过扩容，它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.

2. 元素值覆盖和为空问题

elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出，这步操作也不是一个原子操作，它由如下两步操作构成：

elementData[size] = e;
size = size + 1;

在单线程执行这两条代码时没有任何问题，但是当多线程环境下执行时，可能就会发生一个线程的值覆盖另一个线程添加的值，具体逻辑如下：

1. 列表大小为0，即size=0
2. 线程A开始添加一个元素，值为A。此时它执行第一条操作，将A放在了elementData下标为0的位置上。
3. 接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素，且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0，于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。
4. 线程A开始将size的值增加为1
5. 线程B开始将size的值增加为2

这样线程AB执行完毕后，理想中情况为size为2，elementData下标0的位置为A，下标1的位置为B。而实际情况变成了size为2，elementData下标为0的位置变成了B，下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值，否则将一直为null，因为size为2，添加元素时会从下标为2的位置上开始。

二、代码验证示例

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

/**
 * https://mp.weixin.qq.com/s/LLldnqyCQKEutwmNXXDSnA
 *
 * ArrayList 不是线程安全的，这点很多人都知道，但是线程不安全的原因及表现，怎么在多线程情况下使用ArrayList，可能不是很清楚，这里总结一下。
 *
 * @author Mr.Jia
 * @date 2021/2/1 16:49
 */
public class ArrayListSafeTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        final List<Integer> list = new ArrayList<>();
        // 线程A将1-1000添加到列表
        new Thread(() -> {
            for (int i = 1; i < 1000; i++) {
                list.add(i);

                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        // 线程B将1001-2000添加到列表
        new Thread(() -> {
            for (int i = 1001; i < 2000; i++) {
                list.add(i);
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        Thread.sleep(1000);

        // 打印所有结果
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println("第" + (i + 1) + "个元素为：" + list.get(i));
        }
    }
}

执行过程中，两种情况出现如下：

1. 元素值覆盖和为空问题
2. 报数组越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException错误

三、ArrayList线程安全处理

1.Collections.synchronizedList最常用的方法是通过 Collections 的 synchronizedList 方法将 ArrayList 转换成线程安全的容器后再使用。

List<Object> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
list.add()方法加锁

2. 为list.add()方法加锁

synchronized(list.get()) {
      list.get().add(model);
}

3.CopyOnWriteArrayList使用线程安全的 CopyOnWriteArrayList 代替线程不安全的 ArrayList。

List<Object> list = new CopyOnWriteArrayList<Object>();

4. 使用ThreadLocal使用ThreadLocal变量确保线程封闭性(封闭线程往往是比较安全的， 但由于使用ThreadLocal封装变量，相当于把变量丢进执行线程中去，每new一个新的线程，变量也会new一次，一定程度上会造成性能[内存]损耗，但其执行完毕就销毁的机制使得ThreadLocal变成比较优化的并发解决方案)。

ThreadLocal<List<Object>> threadList = new ThreadLocal<List<Object>>() {
        @Override
         protected List<Object> initialValue() {
              return new ArrayList<Object>();
         }
 };

最后如果在代码的例子里使用以上四种方法的话，就不会报错，正常使用。