CopyOnWriteArrayList詳解

CopyOnWriteArrayList是ArrayList 的一個線程安全的變體，其中全部可變操做（add、set等等）都是經過對底層數組進行一次新的複製來實現的。  

     這通常須要很大的開銷，可是當遍歷操做的數量大大超過可變操做的數量時，這種方法可能比其餘替代方法更 有效。在不能或不想進行同步遍歷，但又須要從併發線程中排除衝突時，它也頗有用。「快照」風格的迭代器方法在建立迭代器時使用了對數組狀態的引用。此數組 在迭代器的生存期內不會更改，所以不可能發生衝突，而且迭代器保證不會拋出ConcurrentModificationException。建立迭代器 之後，迭代器就不會反映列表的添加、移除或者更改。在迭代器上進行的元素更改操做（remove、set和add）不受支持。這些方法將拋出 UnsupportedOperationException。容許使用全部元素，包括null。

    內存一致性效果：當存在其餘併發 collection 時，將對象放入CopyOnWriteArrayList以前的線程中的操做 happen-before 隨後經過另外一線程從CopyOnWriteArrayList中訪問或移除該元素的操做。 

   這種狀況通常在多線程操做時，一個線程對list進行修改。一個線程對list進行fore時會出現java.util.ConcurrentModificationException錯誤。

   下面來看一個列子：兩個線程一個線程fore一個線程修改list的值。

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package com.lucky.concurrent.list;   import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;   public class CopyOnWriteArrayListDemo {      /**       * 讀線程       * @author wangjie       *       */      private static class ReadTask implements Runnable {          List<String> list;            public ReadTask(List<String> list) {              this .list = list;          }            public void run() {              for (String str : list) {                  System.out.println(str);              }          }      }      /**       * 寫線程       * @author wangjie       *       */      private static class WriteTask implements Runnable {          List<String> list;          int index;            public WriteTask(List<String> list, int index) {              this .list = list;              this .index = index;          }            public void run() {              list.remove(index);              list.add(index, "write_" + index);          }      }        public void run() {          final int NUM = 10 ;          List<String> list = new ArrayList<String>();          for ( int i = 0 ; i < NUM; i++) {              list.add( "main_" + i);          }          ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM);          for ( int i = 0 ; i < NUM; i++) {              executorService.execute( new ReadTask(list));              executorService.execute( new WriteTask(list, i));          }          executorService.shutdown();      }        public static void main(String[] args) {          new CopyOnWriteArrayListDemo().run();      } }

運行結果：

 

從結果中能夠看出來。在多線程狀況 下報錯。其緣由就是多線程操做結果：那這個種方案不行咱們就換個方案。用jdk自帶的類CopyOnWriteArrayList來作容器。這個類和 ArrayList最大的區別就是add(E) 的時候。容器會自動copy一份出來而後再尾部add(E)。看源碼：

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/**      * Appends the specified element to the end of this list.      *      * @param e element to be appended to this list      * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})      */     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();     }     }

用到了Arrays.copyOf 方法。這樣致使每次操做的都不是同一個引用。也就不會出現java.util.ConcurrentModificationException錯誤。
換了種方案看代碼：

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1 2	//      List<String> list = new ArrayList<String>();          CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

也就把容器list換成了 CopyOnWriteArrayList，其餘的沒變。線程裏面的list不用改。由於 CopyOnWriteArrayList實現的也是list<E> 接口。看結果：
 

其結果沒報錯。
CopyOnWriteArrayList add(E) 和remove(int index)都是對新的數組進行修改和新增。因此在多線程操做時不會出現java.util.ConcurrentModificationException錯誤。
因此最後得出結論：CopyOnWriteArrayList適合使用在讀操做遠遠大於寫操做的場景裏，好比緩存。發生修改時候作copy，新老版本分離，保證讀的高性能，適用於以讀爲主的狀況。