多线程操作ArrayList时B线程无法退出的问题及原因咨询

一、线程A执行list.add()、线程B执行list.size()的工作逻辑 #

咱们先拆解这两个方法的底层行为，再聊多线程下的核心问题：

• list.add()的执行流程：ArrayList底层基于数组实现，执行add()时会先检查当前数组容量是否足够容纳新元素，不足的话就触发扩容（默认是原容量的1.5倍），接着把新元素放到数组对应位置，最后将内部的size变量加1。但整个过程没有任何同步锁，而且size++本身不是原子操作——拆分成了「读当前值→加1→写回新值」三个独立步骤。
• list.size()的执行流程：这个方法逻辑很简单，就是直接返回ArrayList内部的size变量值。

在多线程场景下会暴露出两个关键问题：

1. 原子性问题：如果多个线程同时执行add()，可能出现元素覆盖或者size计数错误的情况；
2. 可见性问题：线程A修改的size值，线程B可能无法立刻读取到——因为每个线程都有自己的工作内存，会缓存size的副本，没有同步机制的话，线程B会一直读取旧的缓存值。

二、线程B永不退出的原因，以及添加代码后恢复正常的逻辑 #

先戳破你代码里的关键误区：你给list这个引用加了volatile，但**volatile只保证引用本身的可见性，不保证ArrayList内部size变量的可见性**！也就是说，只有当你把list重新赋值为新的ArrayList对象时，线程B才能立刻感知到变化，但线程A添加元素时修改的是ArrayList内部的size，这个变量并没有被volatile修饰，线程B的工作内存会一直缓存size的旧值（比如初始的0），所以它永远认为size没超过5，自然不会退出。

那为什么加一行代码就正常了？这行代码大概率触发了内存屏障，强制线程B刷新工作内存，读取到size的最新值，常见的几种情况：

• 换成CopyOnWriteArrayList：这个类是线程安全的，内部的size变量用volatile修饰，而且修改操作是复制新数组，读取操作直接读旧数组，天然保证了可见性；
• 添加同步代码块（比如synchronized (list) {}）：同步块的进入和退出会触发内存屏障，让线程B读取到主内存里的最新size值；
• 添加Thread.sleep()或者System.out.println()：println方法内部有同步锁，sleep也会让线程暂时放弃CPU，间接触发内存刷新，让线程B读到最新的size。

比如把代码里的ArrayList换成CopyOnWriteArrayList，线程B就能立刻感知到size的变化，达到你预期的退出效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者henry 4real