CopyOnWriteArrayList 的具体介绍

雨点打透心脏的1/2处 2023-09-28 10:16 3阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、CopyOnWriteArrayList 简介
 *  二、CopyOnWriteArrayList 是如何做到的
 *  三、CopyOnWriteArrayList 读取和写入源码简单分析
 *   *  1、CopyOnWriteArrayList 读取操作的实现
     *  2、CopyOnWriteArrayList 写入操作的实现
 *  四、CopyOnWriteArrayList的使用场景
 *   *  1、CopyOnWriteArrayList 的不足之处：
 *  五、CopyOnWriteArrayList 与 Vector 的区别
 *  六、参数文献

# 一、CopyOnWriteArrayList 简介 #

*  在很多应用场景中，读操作可能会远远大于写操作。由于读操作根本不会修改原有的数据，因此如果每次读取都进行加锁操作，其实是一种资源浪费。我们应该允许多个线程同时访问 List 的内部数据，毕竟读操作是线程安全的。
 *  这和 `ReentrantReadWriteLock` 读写锁的思想非常类似，也就是 **读读共享、写写互斥、读写互斥、写读互斥**。
 *  JDK中提供了 `CopyOnWriteArrayList` 类，相比于在读写锁的思想又更进一步。为了将读取的性能发挥到极致，`CopyOnWriteArrayList` 读取是完全不用加锁的，并且更厉害的是：写入也不会阻塞读取操作，只有写入和写入之间需要进行同步等待，读操作的性能得到大幅度提升。

# 二、CopyOnWriteArrayList 是如何做到的 #

*  `CopyOnWriteArrayList` 类的所有可变操作（add，set等等）都是通过创建底层数组的新副本来实现的。当 List 需要被修改的时候，并不直接修改原有数组对象，而是对原有数据进行一次拷贝，将修改的内容写入副本中。
 *  写完之后，再将修改完的副本替换成原来的数据，这样就可以保证写操作不会影响读操作了。
 *  从 `CopyOnWriteArrayList` 的名字可以看出，`CopyOnWriteArrayList` 是满足 `CopyOnWrite` 的 **ArrayList**。
 *  所谓 `CopyOnWrite` 的意思：就是对一块内存进行修改时，不直接在原有内存块中进行写操作，而是将内存拷贝一份，在新的内存中进行写操作，写完之后，再将原来指向的内存指针指到新的内存，原来的内存就可以被回收。

# 三、CopyOnWriteArrayList 读取和写入源码简单分析 #

## 1、CopyOnWriteArrayList 读取操作的实现 ##

*  读取操作没有任何同步控制和锁操作，理由就是内部数组 **array** 不会发生修改，只会被另外一个 **array** 替换，因此可以保证数据安全。
 *  **get方法：** 底层源码

![在这里插入图片描述][c583eb7748e6424fa9317b88baaf28cf.png]

## 2、CopyOnWriteArrayList 写入操作的实现 ##

*  **CopyOnWriteArrayList** 写入操作 `add()` 方法在添加集合的时候加了锁，保证同步，避免多线程写的时候会 **copy** 出多个副本。
 *  **add方法：** 底层源码

![在这里插入图片描述][d5881257cb2249a2b92fdd01ac4f2ce5.png]

*  由于所有的写操作都是在新数组进行的，这个时候如果有线程并发的写，则通过锁来控制，如果有线程并发的读，则分几种情况：
    
     *  1、如果写操作未完成，那么直接读取原数组的数据；
     *  2、如果写操作完成，但是引用还未指向新数组，那么也是读取原数组数据；
     *  3、如果写操作完成，并且引用已经指向了新的数组，那么直接从新数组中读取数据。
 *  可见， **CopyOnWriteArrayList** 的读操作是可以不用加锁的。

# 四、CopyOnWriteArrayList的使用场景 #

## 1、CopyOnWriteArrayList 的不足之处： ##

*  由于写操作的时候，需要拷贝数组，会消耗内存，如果原数组的内容比较多的情况下，可能导致 **young gc** 或者 **full gc**
 *  不能用于实时读的场景，像拷贝数组、新增元素都需要时间，所以调用一个 **set** 操作后，读取到数据可能还是旧的，虽然**CopyOnWriteArrayList** 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求
 *  **CopyOnWriteArrayList** 合适读多写少的场景，不过这类慎用
 *  因为谁也没法保证 **CopyOnWriteArrayList** 到底要放置多少数据，万一数据稍微有点多，每次 **add/set** 都要重新复制数组，这个代价实在太高昂了。在高性能的互联网应用中，这种操作分分钟引起故障。

# 五、CopyOnWriteArrayList 与 Vector 的区别 #

*  **Vector** 是【绝对】线程安全的，**CopyOnWriteArrayList** 只能保证读线程会读到【已完成】的写结果，但无法像 **Vector**一样实现读操作的【等待写操作完成后再读最新值】的能力
 *  **CopyOnWriteArrayList** 读性能远高于 **Vector**，并发线程越多优势越明显
 *  **CopyOnWriteArrayList** 占用更多的内存空间
 *  **Vector** 不能避免 **ConcurrentModificationException** 问题，而 **CopyOnWriteArrayList** 不存在这个问题。

# 六、参数文献 #

*  [https://www.jianshu.com/p/a864609534a1][https_www.jianshu.com_p_a864609534a1]
 *  [https://www.jianshu.com/p/9b6a4d0b94ac][https_www.jianshu.com_p_9b6a4d0b94ac]

[c583eb7748e6424fa9317b88baaf28cf.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c583eb7748e6424fa9317b88baaf28cf.png
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