juc系列-CopyOnWriteArrayList
juc系列-CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是一个ArrayList线程安全的变体。当数组内容有所变化时，拷贝一份新的出来，在新对象上进行修改操作，完成后把新对象引用赋值给array属性。每发生一次改变，就需要复制一份数据，这样复制是需要一定开销的，所以CopyOnWriteArrayList适合读操作远大于修改操作的情况中。
CopyOnWriteArrayList构造函数：
public CopyOnWriteArrayList()
//Collection做初始化参数
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c)
//Array做初始化参数
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn)1.读操作
privateE get(Object[] a, intindex) {
return(E) a[index];
}
publicE get(intindex) {
returnget(getArray(), index);
}直接读取，不需要加锁，因为即使读取过程中有其他线程改动List，也是开辟新的数组并在新数组上改动，旧数组对象始终是可用的。
2.写操作 在CopyOnWriteArrayList中写操作过程大致是这样的。在原有数组的基础上拷贝一份新的数组（容器副本），将改动操作在新数组上完成（即把新增元素加入新数组中），然后再把新数组对象的引用赋给CopyOnWriteArrayList的array。显然，在多线程环境中，为了保证线程安全，整个过程需要加锁。所以CopyOnWriteArrayList的写操作性能损耗是很大的，一方面需要竞争获取锁，另一方面需要进行复制操作。
下面以add(int index, E element)方法为例说明CopyOnWriteArrayList的修改操作：
//指定位置增加元素
public void add(int index, E element) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
//修改array前获取锁
lock.lock();
try {
//获取原有array
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
if (index > len || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+len);
Object[] newElements;
int numMoved = len - index;
if (numMoved == 0)
//index=length,即数组尾部新增一个元素,同add(E element)
newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
else {
//两次复制
newElements = new Object[len + 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1,
numMoved);
}
//新增元素
newElements[index] = element;
//将新数组引用赋值给array
setArray(newElements);
} finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}除了add方法，还有remove、removeRange、addIfAbsent等其他修改操作原理都是一样的，都是新new一个数组对象，在新array上进行修改操作，完事后再将新数组引用赋值给实例变量array，当然修改操作都是需要加锁的。
通过Iterator迭代器遍历CopyOnWriteArrayList
通过Iterator遍历CopyOnWriteArrayList的时候，不允许对array进行修改。remove、add、set方法直接抛出UnsupportedOperationException异常，这点是和普通list不同的地方。
线程安全性
我们可以看到，CopyOnWriteArrayList内部的array数组对象从被创建，到这个对象生命结束，是不可变的。变的是array变量的引用值，每做一次修改操作，array变量就指向新生成的数组对象，原对象被gc，如此反复。这种方式核心思想是减少锁竞争，从而提高高并发时的读取性能，但一定程度上牺牲了写的性能。 由此可得：“写入时复制（Copy-On-Write)”容器的线程安全性在于：只有正确地发布一个事实不可变的对象，那么在访问该对象时就不需要做同步操作。这也就解释了为什么通过迭代器Iterator是不允许进行修改操作的了。
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优点
读操作无需加锁,并发环境性能不错，但只适用于读操作远大于写操作的场景。
缺陷
- 缺少同步控制，数据的一致性没法保证。在并发环境中，一个线程在修改array的时候，其他线程是可以进行读操作的，只是读取的array任然是旧数据。所以对数据实时一致性要求高的场景，只能另寻它法。
- 每次修改都需要进行复制操作，如果list中存放的大对象，则复制时会产生两个对象，会对内存产生一定压力。所以大对象谨慎使用CopyOnWriteArrayList。
CopyOnWriteArraySet
CopyOnWriteArraySet完全基于CopyOnWriteArrayList实现。部分源码如下：
public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E>{
//内部维护了一个CopyOnWriteArrayList对象
private final CopyOnWriteArrayList<E> al;
public CopyOnWriteArraySet() {
al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}
public CopyOnWriteArraySet(Collection<? extends E> c) {
al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
al.addAllAbsent(c);
}
//其所有操作都是代理给内部的CopyOnWriteArrayList对象执行。
public boolean add(E e) {
return al.addIfAbsent(e);
}
public boolean remove(Object o) {
return al.remove(o);
}
public Iterator<E> iterator() {
return al.iterator();
}
public Object[] toArray() {
return al.toArray();
}
。。。
}