CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList

寫入時複製（CopyOnWrite）思想

　　寫入時複製（CopyOnWrite，簡稱COW）思想是計算機程序設計領域中的一種優化策略。其核心思想是，若是有多個調用者（Callers）同時要求相同的資源（如內存或者是磁盤上的數據存儲），他們會共同獲取相同的指針指向相同的資源，直到某個調用者試圖修改資源內容時，系統纔會真正複製一份專用副本（private copy）給該調用者，而其餘調用者所見到的最初的資源仍然保持不變。這過程對其餘的調用者都是透明的（transparently）。此作法主要的優勢是若是調用者沒有修改資源，就不會有副本（private copy）被建立，所以多個調用者只是讀取操做時能夠共享同一份資源。

歸納一下CopyOnWriteArrayList源碼註釋介紹了什麼：

1. 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。
2. 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
3. 元素能夠爲null
4. CopyOnWriteArrayList底層就是數組，加鎖就交由ReentrantLock來完成

add()方法

public boolean add(E e) {
    
    // 加鎖
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        
        // 獲得原數組的長度和元素
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        
        // 複製出一個新數組
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        
        // 添加時，將新元素添加到新數組中
        newElements[len] = e;
        
        // 將volatile Object[] array 的指向替換成新數組
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

====在添加的時候就上鎖，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。
對於remove()、clear()跟set()和add()是相似的

部分源碼：

/** The lock protecting all mutators */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
private transient volatile Object[] array;
/**
 * Gets the array.  Non-private so as to also be accessible
 * from CopyOnWriteArraySet class.
 */
final Object[] getArray() {
    return array;
}
/**
 * Sets the array.
 */
final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

array 數組是被 volatile修飾的，修改後其餘線程可當即察覺到這個修改

volatile ：（揮發物、易變的）：變量修飾符，只能用來修飾變量。修飾的成員變量在每次被線程訪問時，都強迫從共享內存中重讀該成員變量的值。並且，當成員變量發生變 化時，強迫線程將變化值回寫到共享內存。這樣在任什麼時候刻，兩個不一樣的線程老是看到某個成員變量的同一個值。
transient：（暫短的、臨時的）：修飾符，只能用來修飾字段。在對象序列化的過程當中，標記爲transient的變量不會被序列化。

總結：

• 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

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
• 數據一致性問題。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