多线程导致的java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

在初始化三方SDK时，一个 ArrayList<WebStateChangeListener> 出现如下堆栈：

csharp 复制代码

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 1 out of bounds for length 0
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:455)
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:467)
  ...
  业务代码堆栈

问题偶现，在Andorid 14上奔溃3次，属于新版本出现的小概率偶现问题

对该问题思考过程以及排查

结论概述

【问题根本原因】：多线程（主线程和三方SDK-子线程）并发环境下 同时修改线程不安全的 ArrayList 导致数组越界异常

【解决】：对修改线程不安全的集合方法要加锁 或者 使用线程安全的集合

排查过程

对业务代码进行简化，Demo大致如下：

这个示例创建了100个线程，每个线程都尝试向ArrayList添加100000个元素。由于ArrayList不是线程安全的，多个线程可能会同时修改它，导致ArrayIndexOutOfBoundsException或其他异常。

arduino 复制代码

public class MultiModifyList {

   // 存放初始化三方SDK状态的Listener集合
    @Nullable
    private final List<String> listeners;
  
    public MultiModifyList(@Nullable List<String> list) {
        this.listeners = list;
    }

    // 模拟业务方法，遍历获取Listener的回调
    public void fakeMultiModify() {
        int numThreads = 100;
        List<Thread> threads = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                    addElement("Element " + j);
                }
            });
            threads.add(thread);
            thread.start();
        }

        for (Thread thread : threads) {
            try {
                if (thread != null) {
                    thread.join();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("ArrayList size: " + listeners.size());

    }

    // 对外提供添加Listene的API
    public void addElement(String value) {
        if (listeners != null) {
            listeners.add(value);
        }
    }
}

【首先】拿到以上堆栈，首先以上问题以及对应出问题的方法，查看循环中是否判断次数是否与 List.size y一致，但是由于是for-each循环，所以暂无数组越界产生的条件

【其次】根据堆栈查看出问题的上下文是否有remove操作，导致A线程在访问时，B线程将2元素删除；所以会导致访问的index为1，但是被删除后此时List的长度为0，属于 并发修改异常导致的问题（隐式问题）

可是，如上述Demo所示，上下文及相关类并未有对应的remove API或者相关操作，只有一个 add根据反馈的堆栈，出问题的只能是 addElement方法了。

但是， add(Element) 方法只是在尾部追加元素，并不是指定index添加元素；如果是指定index那肯定是有问题的。

然而，在多线程并发 场景下，依然不对；比如我有2个线程同时执行add(Element)，他们在某一刻同时向同一index处添加，不还是并发修改导致的数组越界异常么

运行上述Demo，很容易复现这个问题，运行结果如下：

csharp 复制代码

Exception in thread "Thread-31" Exception in thread "Thread-24" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 48310 out of bounds for length 47427
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:455)
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:467)
  at top.iqqcode.dailycase.MultiModifyList.addElement(MultiModifyList.java:47)
  at top.iqqcode.dailycase.MultiModifyList.lambda$fakeMultiModify$0(MultiModifyList.java:27)
  at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)
Exception in thread "Thread-5" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 48310 out of bounds for length 47427
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:455)
  at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:467)
  at top.iqqcode.dailycase.MultiModifyList.addElement(MultiModifyList.java:47)
  at top.iqqcode.dailycase.MultiModifyList.lambda$fakeMultiModify$0(MultiModifyList.java:27)
  at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)
Exception in thread "Thread-39" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 47483 out of bounds for length 47427
  ...

修正

最直观的是为 addElement 方法加把锁🔐，保证多线程执行时是一个一个来的，保证可见性和一致性

或者换成线程安全的集合，如：
- Collections.synchronizedList
- ConcurrentLinkedQueue

arduino 复制代码

private final List<String> listeners = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

private final ConcurrentLinkedQueue<String> listeners = new ConcurrentLinkedQueue<>();

该场景下，不推荐使用 CopyOnWriteArrayList，因为它会在每次写入操作时创建一个新的副本，这可能会导致性能问题和不断增长的内存占用，在多线程情况下可能会导致死锁。