java同步，一定要加锁吗？

Posted 2022-12-09 YongHui_Luo

之前一被问到怎么处理同步问题，第一个想到办法的就是加锁。除了synchronized，ReentrantLock,其实有一些现成的支持并发的容器也是可以帮助我们完成许多工作的。比如最早的HashTable，jdk1.5开始的ConcurrentHashMap，以及我们下面要聊到的CopyOnWrite容器。

先来介绍一下CopyOnWrite的原理：

Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。

其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

CopyOnWriteArrayList的实现原理

在使用CopyOnWriteArrayList之前，我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。以下代码是向ArrayList里添加元素，可以发现在添加的时候是需要加锁的，否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。

[java]

  view plain copy

1. public boolean add(T e)   
2.   
3.     final ReentrantLock lock = this.lock;  
4.     lock.lock();  
5.   
6.     try   
7.   
8.         Object[] elements = getArray();  
9.   
10.         int len = elements.length;  
11.   
12.         // 复制出新数组  
13.   
14.         Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);  
15.   
16.         // 把新元素添加到新数组里   
17.   
18.         newElements[len] = e;  
19.   
20.         // 把原数组引用指向新数组  
21.   
22.         setArray(newElements);  
23.         return true;  
24.   
25.      finally   
26.   
27.         lock.unlock();  
28.   
29.       
30.   
31.   
32. final void setArray(Object[] a)   
33.     array = a;  
34.   

CopyOnWrite的缺点

CopyOnWrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。

内存占用问题。因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，应用响应时间也随之变长。

针对内存占用问题，可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。

数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。

关于C++的STL中，曾经也有过Copy-On-Write的玩法，参见陈皓的《C++ STL String类中的Copy-On-Write》，后来，因为有很多线程安全上的事，就被去掉了。

转自http://blog.csdn.net/yuyuanhuang/article/details/41464301