CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList

四個關注點

關 注 點	結 論
CopyOnWriteArrayList是否容許空	容許
CopyOnWriteArrayList是否容許重複數據	容許
CopyOnWriteArrayList是否有序	有序
CopyOnWriteArrayList是否線程安全	線程安全

首先提兩點：

一、CopyOnWriteArrayList位於java.util.concurrent包下，可想而知，這個類是爲併發而設計的

二、CopyOnWriteArrayList，顧名思義，Write的時候老是要Copy，也就是說對於CopyOnWriteArrayList，任何可變的操做（add、set、remove等等）都是伴隨複製這個動做的，後面會解讀CopyOnWriteArrayList的底層實現機制

對於CopyOnWriteArrayList來講，增長、刪除、修改、插入的原理都是同樣的，話很少說，用源碼和圖進行演示：

1 public static void main(String[] args)
2 {
3     List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<Integer>();
4     list.add(1);
5     list.add(2);
6 }

源碼

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();
}
}

每一步都清楚地表示在圖上了，一次add大體經歷了幾個步驟：

一、加鎖

二、拿到原數組，獲得新數組的大小（原數組大小+1），實例化出一個新的數組來

三、把原數組的元素複製到新數組中去

四、新數組最後一個位置設置爲待添加的元素（由於新數組的大小是按照原數組大小+1來的）

五、把Object array引用指向新數組

六、解鎖

整個過程看起來比較像ArrayList的擴容。有了這個基礎，咱們再來看一下第5行的add了一個整數2作了什麼，這應該很是簡單了，仍是畫一張圖來表示：

另外，插入、刪除、修改操做也都是同樣，每一次的操做都是以對Object[] array進行一次複製爲基礎的，若是上面的流程看懂了，那麼研究插入、刪除、修改的源代碼應該不難。

爲何要用CopyOnWriteArrayList而不用其餘的？

這個就和 原子性和 一致性 有關，ArrayList 和 linkedList 首先線程不安全就不知足，還有一種vector ,雖說線程是安全的，可是不是絕對的安全，只是在單獨的增、刪、改時能夠，可是在組合的時候就不行，因此這裏應用了CopyOnWriteArrayList,說下它的優缺點：

缺點：安全性高那效率確定就不高，修改代價十分昂貴，每次修改都伴隨着一次的數組複製；但同時優勢也十分明顯，就是在併發下不會產生任何的線程安全問題，也就是絕對的線程安全，這也是爲何咱們要使用CopyOnWriteArrayList的緣由。

優勢：

（1）讀寫分離

咱們讀取CopyOnWriteArrayList的時候讀取的是CopyOnWriteArrayList中的Object[] array，可是修改的時候，操做的是一個新的Object[] array，讀和寫操做的不是同一個對象，這就是讀寫分離。這種技術數據庫用的很是多，在高併發下爲了緩解數據庫的壓力，即便作了緩存也要對數據庫作讀寫分離，讀的時候使用讀庫，寫的時候使用寫庫，而後讀庫、寫庫之間進行必定的同步，這樣就避免同一個庫上讀、寫的IO操做太多

（2）最終一致

對CopyOnWriteArrayList來講，線程1讀取集合裏面的數據，未必是最新的數據。由於線程二、線程三、線程4四個線程都修改了CopyOnWriteArrayList裏面的數據，可是線程1拿到的仍是最老的那個Object[] array，新添加進去的數據並無，因此線程1讀取的內容未必準確。不過這些數據雖然對於線程1是不一致的，可是對於以後的線程必定是一致的，它們拿到的Object[] array必定是三個線程都操做完畢以後的Object array[]，這就是最終一致。最終一致對於分佈式系統也很是重要，它經過容忍必定時間的數據不一致，提高整個分佈式系統的可用性與分區容錯性。固然，最終一致並非任何場景都適用的，像火車站售票這種系統用戶對於數據的實時性要求很是很是高，就必須作成強一致性的。

最後總結一點，隨着CopyOnWriteArrayList中元素的增長，CopyOnWriteArrayList的修改代價將愈來愈昂貴，所以，CopyOnWriteArrayList適用於讀操做遠多於修改操做的併發場景中。