概述
Java 中的内置集合类型有很多是非线程安全的，本文主要是介绍 TreeSet 在多线程并发写入后可能会导致 iterator 读取死循环的问题。
本文主要是介绍复现问题的方法，做一个简单的记录。出现死循环的原因是因为 TreeSet 底层是 TreeMap 实现的，数据结构是红黑树，红黑树在并发写入后，可能会出现 loop 的情况。
另外，HashMap 在多线程下也会有类似的问题，主要是由于 HashMap 解决哈希冲突的方法是链表法，链表在并发修改后可能会出现死循环。
复现
两个步骤：
- 启动两个线程并发对 TreeSet 进行 add 操作
- 通过 iterator 来进行遍历，判断是否有死循环，简单的方法就是循环的次数超过了之前 add 的个数就可以认为有死循环了
测试复现代码如下：
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetInfiniteLoop {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int attempt = 0; true; attempt++) {
Set<Integer> set = new TreeSet<>();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 90; i++) {
for (int j = 0; j < 10; j++) {
try {
set.add(j);
} catch (Exception e) {
// ignore
}
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 90; i < 100; i++) {
for (int j = 0; j < 10; j++) {
try {
set.add(j);
} catch (Exception e) {
// ignore
}
}
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
Thread t3 = new Thread(() -> {
int counter = 0;
for (Integer value : set) {
counter++;
if (counter > 100) {
System.out.println("infinite loop found.");
System.exit(-1);
}
}
});
t3.start();
t3.join();
if (attempt % 100 == 0) {
System.out.println(String.format("attempting %d ...", attempt));
}
}
}
}
在执行这个方法的时候，发现会出现2种报错的情况：
- 出现死锁，然后检测发现
- 并发 add 的时候，有可能会报 NPE 错误
修复
目前比较简单的方式是直接使用 Collections.synchronizedSet 把 set 包起来，这样在修改的方法上就都加上了锁，可以保证多线程安全。
总结
在使用这类线程不安全的集合需要注意下，这类问题一旦出现不太容易定位，需要重新 review 代码，设计构造合适的复现场景，因为多线程问题都存在偶发性，不一定可以复现，导致问题的定位会更加难。
