最近在看《實戰Java虛擬機器》一書，看到有關鎖與併發章節時，看到如下一個多執行緒使用ArrayList的例子：

       兩個執行緒t1和t2同時向numberList中新增資料，由於ArrayList是執行緒不安全的，因此會導致新增的資料有錯誤，這個我還是能理解的，但是它報的確是如下錯誤：

       我就有點理解不了了，ArrayList不是自動擴容、沒有長度限制嗎，為什麼還會出現陣列下標越界這種錯誤呢？

       為了便於分析，我對程式碼進行了一點點修改：

  執行結果為：

有時還會出現null，

       帶著種種不解，來看ArrayList新增流程：

       首先，ArrayList是基於陣列實現的，是一個動態陣列，其容量能自動增長，類似於C語言中的動態申請記憶體，動態增長記憶體。

       對於ArrayList而言，它實現List介面、底層使用陣列儲存所有元素。其操作基本上是對陣列的操作。

       1、程式中報錯的 at java.util.ArrayList.elementData(ArrayList.java:400) 和 at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:441)，它們同屬Add()方法。   

       原始碼如下：                                                                                                                                                                       

新增操作，首先會呼叫ensureCapacityInternal(size + 1)，其作用為保證陣列的容量始終夠用，其中size是elementData陣列中元組的個數，初始為0。

在ensureCapacityInternal()函式中，用if判斷，如果陣列沒有元素，給陣列一個預設大小，會選擇例項化時的值與預設大小中較大值，然後呼叫ensureExplicitCapacity()。

    函式體中，modCount是陣列發生size更改的次數。然後if判斷，如果陣列長度小於預設的容量10，則呼叫擴大陣列大小的方法grow()。

    函式grow()解釋了基於陣列的ArrayList是如何擴容的。陣列進行擴容時，會將老陣列中的元素重新拷貝一份到新的陣列中，每次陣列容量的增長大約是其原容量的1.5倍。
 

       接下來回到Add()函式，繼續執行，elementData[size++] = e; 這行程式碼就是問題所在，當新增一個元素的時候，它可能會有兩步來完成：1. 在 elementData[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

       在單執行緒執行的情況下，如果 Size = 0，新增一個元素後，此元素在位置 0，而且 Size=1；

       而如果是在多執行緒情況下，比如有兩個執行緒，執行緒 A 先將元素存放在位置 0。但是此時 CPU 排程執行緒A暫停，執行緒 B 得到執行的機會。執行緒B也向此 ArrayList 新增元素，因為此時 Size 仍然等於 0 （注意哦，我們假設的是新增一個元素是要兩個步驟哦，而執行緒A僅僅完成了步驟1），所以執行緒B也將元素存放在位置0。然後執行緒A和執行緒B都繼續執行，都增加 Size 的值。那好，我們來看看 ArrayList 的情況，元素實際上只有一個，存放在位置 0，而 Size 卻等於 2。這就是“執行緒不安全”了。這就解釋了為何集合中會出現null。

 但是陣列下標越界還不能僅僅依靠這個來解釋。我們觀察發生越界時的陣列下標，分別為10、15、22、33、49和73。結合前面講的陣列自動機制，陣列初始長度為10，第一次擴容為15=10+10/2，第二次擴容22=15+15/2，第三次擴容33=22+22/2...以此類推，我們不難發現，越界異常都發生在陣列擴容之時。

       由此給了我想法，我猜想是，由於沒有該方法沒有同步，導致出現這樣一種現象，用第一次異常，即下標為15時的異常舉例。當集合中已經添加了14個元素時，一個執行緒率先進入add()方法，在執行ensureCapacityInternal(size + 1)時，發現還可以新增一個元素，故陣列沒有擴容，但隨後該執行緒被阻塞在此處。接著另一執行緒進入add()方法，執行ensureCapacityInternal(size + 1)，由於前一個執行緒並沒有新增元素，故size依然為14，依然不需要擴容，所以該執行緒就開始新增元素，使得size++，變為15，陣列已經滿了。而剛剛阻塞在elementData[size++] = e;語句之前的執行緒開始執行，它要在集合中新增第16個元素，而陣列容量只有15個，所以就發生了陣列下標越界異常！