CopyOnWriteArrayList 源码解读

Posted 2023-03-09 小毕超

一、CopyOnWriteArrayList 源码解读

在 JUC 中，对于 ArrayList 的线程安全用法，比较推崇于使用 CopyOnWriteArrayList ，那 CopyOnWriteArrayList是怎么解决线程安全问题的呢，本文带领大家一起解读下 CopyOnWriteArrayList 的源码，主要对几个常用的函数进行讲解。

在进行 CopyOnWriteArrayList 的源码讲解之前，先看下同样实现了线程安全的 Vector ，很多文章都说不推荐使用 Vector ，其主要原因是性能太差了，那性能为什么这么差呢？可以看下 Vector add 和 get 的源码：

Vector 的添加和读取操作都被加上了 synchronized 锁，当并发情况下，因为锁的存在相当于变成了单线程的操作，所以效率肯定低，同样这样的优点就是保证了数据的唯一性，不会读取到脏数据。

下面再看下 CopyOnWriteArrayList 是如何解决并发问题的呢。

首先看下 CopyOnWriteArrayList 的全局变量有哪些：

其中 lock 锁就是每次在做写操作时，锁的句柄，array 就是具体存储数据的数组，注意这里的 array 被 volatile 所修饰，因此可以在并发情况下实现数据的可见性。

当 new 创建了一个 CopyOnWriteArrayList 时，如果是使用无参的构造函数，则将 array 的长度默认成 0 ，创建了一个空的数组。

在使用 add 添加数据时，先使用 lock 上锁，并获取到当前的 array 数组，然后对 array 进行 copyOf，新的数组的长度是之前的长度 +1 ，这样才能存放当前新的值，将新值填充后，再替换掉旧的 array 数组后，释放当前锁。

在使用 get 获取指定下边数据时，直接对当前的 array 进行操作：

在进行 remove 删除时，先使用 lock 上锁，然后再获取当前的 array 数组，如果传入的 index 正好是最后一个，那么 numMoved 计算出来就是 0 ，则使用 copyOf ，长度进行 -1 去除最后一个数据。否则传入的不是最后一个，先声明一个新的 array 数组，数组的长度就是旧的 array 的 len - 1，再将 0 到 index 的数据 arraycopy 至新的 array 数组，然后再将 index + 1 后的再 arraycopy 至新的 array 数组，最后将新的 array 数组替换旧的，然后释放锁。

二、总结

1. 当 new 新建一个 CopyOnWriteArrayList 后会生成一个数组 array 来存放添加的内容，如果是无参的构造函数，则 array 的长度为 0 ，添加数据时再进行扩容。同时会声明一个 ReentrantLock 锁。
2. 当进行 add 操作时，先进行上锁，然后对当前的 array 进行 copyOf，并且新的长度是之前的长度 +1 ，这样才能存放当前新的值，将新值填充后，再替换掉旧的 array 数组后，释放当前锁。
3. 当使用 get 获取数据时，无需上锁，直接读取当前 array 数组的指定位置。
4. 当使用 remove 时，同样先进行上锁，然后再获取当前的 array 数组，如果传入的 index 正好是最后一个，则使用 copyOf ，长度进行 -1 ，否则的话先声明一个新的 array 数组，现将0 到 index 的数据 arraycopy 至新的 array 数组，然后再将 index + 1 后的再 arraycopy 至新的 array 数组，最后将新的 array 数组替换旧的，然后释放锁。

读下来之后可以感觉出来 CopyOnWriteArrayList 的源码非常容易理解和阅读，同时我们也可以看出一些问题，CopyOnWriteArrayList 实现了写写隔离，但读读是可以共享的，这就有可能出现当某个数据再修改时，读进行了操作，导致读取到的还是旧的数据。还有就是每次写操作都对数组进行 Copy ，假如数据量非常大的情况下，进行 Copy 消耗的资源则会进行 x 2 ，因此使用 CopyOnWriteArrayList 时，需要考虑下自己的数据量以及读写的频次。