COW機制以及相關類

• Vector和SynchronizedList

  • 咱們知道ArrayList是用於替代Vector的，Vector是線程安全的容器。由於它幾乎在每一個方法聲明處都加了synchronized關鍵字來使容器安全。
  • 若是使用Collections.synchronizedList(new ArrayList())來使ArrayList變成是線程安全的話，也是幾乎都是每一個方法都加上synchronized關鍵字的，只不過它不是加在方法的聲明處，而是方法的內部。

  • 多線程下for循環迭代Vector或者SynchronizedList，進行delete和get操做會發生數組下標錯誤的異常。

    • 在JDK5之後，Java推薦使用for-each(迭代器)來遍歷咱們的集合，好處就是簡潔、數組索引的邊界值只計算一次。
  • 若是使用for-each(迭代器)來作上面的操做，會拋出ConcurrentModificationException異常。

  • 若是想要完美解決上面所講的問題，咱們能夠在遍歷前加鎖：

    • 遍歷一下容器都要我加上鎖，這這這不是要慢死了嗎。的確是挺慢的。由於加鎖粒度太大。

• CopyOnWriteArrayList是同步List的替代品，CopyOnWriteArraySet是同步Set的替代品。

  • Hashtable、Vector加鎖的粒度大(直接在方法聲明處使用synchronized)
  • ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList加鎖粒度小(用各類的方式來實現線程安全，好比咱們知道的ConcurrentHashMap用了cas鎖、volatile等方式來實現線程安全..)
  • JUC下的線程安全容器在遍歷的時候不會拋出ConcurrentModificationException異常

  • 因此通常來講，咱們都會使用JUC包下給咱們提供的線程安全容器，而不是使用老一代的線程安全容器。

• CopyOnWriteArrayList實現原理

  • CopyOnWriteArrayList是線程安全容器(相對於ArrayList)，底層經過複製數組的方式來實現。
  • CopyOnWriteArrayList在遍歷的使用不會拋出ConcurrentModificationException異常，而且遍歷的時候就不用額外加鎖
  • 元素能夠爲null

  /** 可重入鎖對象 */
      final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
      /** CopyOnWriteArrayList底層由數組實現，volatile修飾 */
      private transient volatile Object[] array;
  
      final Object[] getArray() {
          return array;
      }
      final void setArray(Object[] a) {
          array = a;
      }
      // 初始化CopyOnWriteArrayList至關於初始化數組
      public CopyOnWriteArrayList() {
          setArray(new Object[0]);
      }

  • CopyOnWriteArrayList底層就是數組，加鎖就交由ReentrantLock來完成。

    • 經過代碼咱們能夠知道：在add()，set()，remove() 的時候就上鎖，並複製一個新數組，增長操做在新數組上完成，將array指向到新數組中，最後解鎖。
    • 在修改時，複製出一個新數組，修改的操做在新數組中完成，最後將新數組交由array變量指向。
    • 寫加鎖，讀不加鎖

• CopyOnWriteArrayList缺點

  • 內存佔用：若是CopyOnWriteArrayList常常要增刪改裏面的數據，常常要執行add()、set()、remove()的話，那是比較耗費內存的。

    • 由於咱們知道每次add()、set()、remove()這些增刪改操做都要複製一個數組出來。

  • 數據一致性：CopyOnWrite容器只能保證數據的最終一致性，不能保證數據的實時一致性。

    • 從上面的例子也能夠看出來，好比線程A在迭代CopyOnWriteArrayList容器的數據。線程B在線程A迭代的間隙中將CopyOnWriteArrayList部分的數據修改了(已經調用setArray()了)。可是線程A迭代出來的是原有的數據。