初探LinkedList线程安全问题（一）

Java中LinkedList是线程不安全的，那么如果在多线程程序中有多个线程访问LinkedList的话会出现什么问题呢？
抛出ConcurrentModificationException
JDK代码里，ListItr的add(), next(), previous(), remove(), set()方法都会跑出ConcurrentModificationException。
final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
代码中，modCount记录了LinkedList结构被修改的次数。Iterator初始化时，expectedModCount=modCount。任何通过Iterator修改LinkedList结构的行为都会同时更新expectedModCount和modCount，使这两个值相等。通过LinkedList对象修改其结构的方法只更新modCount。所以假设有两个线程A和B。A通过Iterator遍历并修改LinkedList，而B，与此同时，通过对象修改其结构，那么Iterator的相关方法就会抛出异常。这是相对容易发现的由线程竞争造成的错误。
通过LinkedList对象修改其结构
如果两个线程都是通过LinkedList对象修改其结构，会发生什么呢？我们先看一下JDK中LinkedList的数据结构。



这是一个双向循环链表。header的作用就是能快速定位链表的头和尾。图中，“n”表示next，“p”表示previous。header的n指向first element；p指向last element。当一个线程A调用LinkedList的addFirst方法时（假设添加节点“4”），它首先更新“4”的n和p，n->3, p->header。此为第一步。第二步，更新节点“3”和herder的n和p，3n不变, 3p->4, headern->4, headerp不变。假设两个线程A，B同时调用addFirst(4), addFirst(5)，会发生什么呢？很可能4，5的n指向3，p都指向header。（这里不是很确定，没有写代码测试，貌似无法从LinkedList获得entry）。也可能addFirst后，紧接着发现getFirst已经不是刚刚加入的元素。
package linkedlist;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Test {
    private final LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
    public Test() {
        Thread add1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int number = 0;
                while (true) {
                    if (number == 10)
                        number = 0;
                    // System.out.println("Writing " + number);
                    list.addFirst(number);
                    int first = list.getFirst();
                    if (first != number) {
                        System.err.println("ERROR!!! " + number + " " + first);
                        System.exit(-1);
                    }
                    number++;
                    System.out.flush();
                    try {
                        Thread.sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        Thread add2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int number = 100;
                while (true) {
                    if (number > 119) {
                        number = 100;
                    }
                    // System.out.println("Writing " + letter);
                    // System.out.flush();
                    list.addFirst(number);
                    int first = list.getFirst();
                    if (first != number) {
                        System.err.println("ERROR!!! " + number + " " + first);
                        System.exit(-1);
                    }
                    number++;
                    try {
                        Thread.sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        Executors.newCachedThreadPool().execute(add1);
        Executors.newCachedThreadPool().execute(add2);
        // Executors.newCachedThreadPool().execute(read2);
    }
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
    }
}
程序输出:
ERROR!!! 0 100
总结一下，线程安全问题是由多个线程同时写或同时读写同一个资源造成的。这里只是通过分析LinkedList的相关源码浅显的分析，下一步就要考虑如何解决或避免线程竞争了。