问个《Core Java 2》中一个多线程例题

Question

《Core Java 2》第七版 一书下册多线程一章，P7例1-2的第113-135行，即BallPanel里，有一个成员变量ArrayList<Ball> balls，有一个方法可以改变balls，一个方法需要遍历balls。如果同一时间里一个线程生成调用balls.add()，而此时正在遍历balls，会怎么样？我试了书上的那个例题，怎么试都不会出现同步问题。而我修改例题1-1，把BounceFrame.addBall方法变成： public void addBall() {
Runnable r = new Runnable() {
public void run() {
Ball ball = new Ball(panel);
panel.add(ball);
try {
for (int i = 0; i < STEPS; i++) {
ball.move(panel.getBounds());
panel.paint(panel.getGraphics());
Thread.sleep(DELAY);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} } };
new Thread(r).start();
}
在运行的时候就会抛java.util.ConcurrentModificationException，必须要用synchronize把balls给同步才行。这是为什么？为什么例题没问题，我一改就出现问题？

Answer 1

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楼主【inkfish】截止到2008-07-25 21:35:59的历史汇总数据(不包括此帖)：
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敬礼!

Answer 2

匆忙点了发帖，忘了增加问题点数了，保证将会追加100个点数。
书上的例1-2源代码（Eclipse格式化过）：/**
 @version 1.32 2004-07-27
 @author Cay Horstmann
 */
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Component;
import java.awt.Container;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.geom.Ellipse2D;
import java.awt.geom.Rectangle2D;
import java.util.ArrayList;import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;/**
 * Shows an animated bouncing ball.
 */
public class BounceThread {
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new BounceFrame();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
}
}/**
 * A ball that moves and bounces off the edges of a rectangle
 */
class Ball {
private static final int XSIZE = 15; private static final int YSIZE = 15; private double x = 0; private double y = 0; private double dx = 1; private double dy = 1; /**
 * Gets the shape of the ball at its current position.
 */
public Ellipse2D getShape() {
return new Ellipse2D.Double(x, y, XSIZE, YSIZE);
} /**
 * Moves the ball to the next position, reversing direction if it hits one of the edges
 */
public void move(Rectangle2D bounds) {
x += dx;
y += dy;
if (x < bounds.getMinX()) {
x = bounds.getMinX();
dx = -dx;
}
if (x + XSIZE >= bounds.getMaxX()) {
x = bounds.getMaxX() - XSIZE;
dx = -dx;
}
if (y < bounds.getMinY()) {
y = bounds.getMinY();
dy = -dy;
}
if (y + YSIZE >= bounds.getMaxY()) {
y = bounds.getMaxY() - YSIZE;
dy = -dy;
}
}
}/**
 * The panel that draws the balls.
 */
class BallPanel extends JPanel {
private ArrayList<Ball> balls = new ArrayList<Ball>(); /**
 * Add a ball to the panel.
 * 
 * @param b
 *            the ball to add
 */
public void add(Ball b) {
balls.add(b);
} public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
for (Ball b : balls) {
g2.fill(b.getShape());
}
}
}/**
 * A runnable that animates a bouncing ball.
 */
class BallRunnable implements Runnable {
public static final int STEPS = 1000; public static final int DELAY = 5; private Ball ball; private Component component; /**
 * Constructs the runnable.
 * 
 * @aBall the ball to bounce
 * @aPanel the component in which the ball bounces
 */
public BallRunnable(Ball aBall, Component aComponent) {
ball = aBall;
component = aComponent;
} public void run() {
try {
for (int i = 1; i <= STEPS; i++) {
ball.move(component.getBounds());
component.repaint();
Thread.sleep(DELAY);
}
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}/**
 * The frame with panel and buttons.
 */
class BounceFrame extends JFrame {
public static final int DEFAULT_WIDTH = 450; public static final int DEFAULT_HEIGHT = 350; public static final int STEPS = 1000; public static final int DELAY = 3; private BallPanel panel; /**
 * Constructs the frame with the panel for showing the bouncing ball and Start and Close buttons
 */
public BounceFrame() {
setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
setTitle("BounceThread"); panel = new BallPanel();
add(panel, BorderLayout.CENTER);
JPanel buttonPanel = new JPanel();
addButton(buttonPanel, "Start", new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
addBall();
}
}); addButton(buttonPanel, "Close", new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
System.exit(0);
}
});
add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);
} /**
 * Adds a bouncing ball to the canvas and starts a thread to make it bounce
 */
public void addBall() {
Ball b = new Ball();
panel.add(b);
Runnable r = new BallRunnable(b, panel);
Thread t = new Thread(r);
t.start();
} /**
 * Adds a button to a container.
 * 
 * @param c
 *            the container
 * @param title
 *            the button title
 * @param listener
 *            the action listener for the button
 */
public void addButton(Container c, String title, ActionListener listener) {
JButton button = new JButton(title);
c.add(button);
button.addActionListener(listener);
}
}

Answer 3

书上的例子中：
public void addBall() {
        Ball b = new Ball();
        panel.add(b);
        Runnable r = new BallRunnable(b, panel);
        Thread t = new Thread(r);
        t.start();……
}
没看出来有多个线程去调用了add（b)，子线程是之后产生的，倒是你自己改的例子毫无疑问，是一点击就产生线程去执行add(b)，线程推进的顺序是不可知的，你连续的点击产生的多个线程都要去调用执行add(b)，肯定就会有同步问题。

Answer 4

类似与读写问题
因为如你在遍历balls的同时，可能另一个线程正生成调用balls.add()，
这就需要线程的锁机制

Answer 5

书上的例子是同一个线程（AWT 线程）在读取 balls 列表（取出后将每个 Ball 逐一绘制出来）和向 Balls 中添加新的 Ball，这里要注意 Start 按钮被单击后要产生 Action 事件，而事件处理代码（addBall();）是被事件处理线程（上面那个 AWT 线程）调用执行的。而你改后变成了由你自己创建的新线程负责 addBall() 了，这时就有可能出现多个线程同时对 Ball 列表操作的情况，而 for (Ball b : balls) 本质上是通过迭代器来遍历列表的，迭代器遍历要求在遍历期间不能不经过此迭代器改变列表中的元素（增加移除或替换都不行），一旦迭代期间列表元素有变，迭代器就会抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常。

Answer 6

解决方法：private ArrayList<Ball> balls = new ArrayList<Ball>();
改成
private ArrayList<Ball> balls = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Ball>());for (Ball b : balls) {
    g2.fill(b.getShape());
}
改成
for (int i = 0; i < balls.size(); ++i) {
    g2.fill(balls[i].getShape());  //不使用迭代器遍历列表
}

Answer 7

类似与听说问题 
因为如你在编写balls的同时，可能另一个线程正生成调用balls.add()， 
一条或多条线相接，
这就需要线程的锁机制。

Answer 8

汗，改一下：for (int i = 0; i < balls.size(); ++i) {
    g2.fill(balls.get(i).getShape());  //不使用迭代器遍历列表
}

Answer 9

在书上的例子中panel是各个线程共同持有的，虽然只有主线程能够增加ball，但是每一个单独的子线程都会调用component.repaint();，在repaint()中会遍历balls，那么怎样保证add和遍历不会同时发生？

Answer 10

其实关键在这个地方：    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
        for (Ball b : balls) {
            g2.fill(b.getShape());
        }
    }
上面的代码只能被主线程调用还是可能被子线程调用。如果只能被主线程调用，那么调用的地方在哪里。