CopyOnWriteArrayList详解

1、背景

java诞生之初就有线程安全的Vector，但Vector对读写都是通过synchronized关键字来同步的，性能并不好

且Vector每次扩容是原来的1倍，存在内存浪费的可能。

对于线程安全的List JDK提供了CopyOnWriteArrayList

2、原理

2.1 CopyOnWriteArrayList 使用写时复制技术，读写分离

对于写操作，会使用ReentrantLock加锁，对底层数组拷贝一份，进行修改，修改完后再覆盖原来的数组

2.2 底层使用数组

private transient volatile Object[] array;

数据使用volatile修饰，故能保证可见性，存在happens-before关系，使得能读到最新的数据

2.3 使用ReentrantLock修改

所有的写操作读会加锁保证线程安全

但读操作是没有任何锁的，故修改过程中的数据，此时另一个线程是读不到的。

public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

3、迭代

CopyOnWriteArrayList 迭代时安全失败的，不允许在迭代过程中删除元素，如下会抛出异常

/**
         * Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
         * @throws UnsupportedOperationException always; {@code remove}
         *         is not supported by this iterator.
         */
        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        /**
         * Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
         * @throws UnsupportedOperationException always; {@code set}
         *         is not supported by this iterator.
         */
        public void set(E e) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        /**
         * Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
         * @throws UnsupportedOperationException always; {@code add}
         *         is not supported by this iterator.
         */
        public void add(E e) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

View Code

创建迭代时，引用了原数组，故迭代过程中如何修改了CopyOnWriteArrayList，

迭代也不会感知。还是对修改前的数据进行访问（注意这是针对数据元素的增删而言，如何存放对象，对象内部的变化还是有影响的）

static final class COWIterator<E> implements ListIterator<E> {
        /** Snapshot of the array */
        private final Object[] snapshot;
        /** Index of element to be returned by subsequent call to next.  */
        private int cursor;

        private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
            cursor = initialCursor;
            snapshot = elements;
        }

4、使用场景

缺点：

a. 每次修改都会拷贝数组占用内存写性能不高

b.修改的过程中数据依赖读的是老的数据，只能保证最终一致不能保证强一致性

使用场景

1、多线程读多写少。

2、不要求数据强一致性。

否则推荐使用Collections.synchronziedList

CopyOnWriteArrayList详解

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