二. 集合学习之CopyOnWriteArrayList

Posted 2020-10-12

本博文主要记录CopyOnWriteArrayList的使用，通过对ArrayList的对比了解CopyOnWriteArrayList具有什么样的特性，并了解其内部实现原理。

 

在你的应用中有一个列表（List），它被频繁的遍历，但是很少被修改。像“你的主页上的前十个分类，它被频繁的访问，但是每个小时通过Job来调度更新”。

如果你使用ArrayList来作为该列表的数据结构并且不使用同步（synchronization），你可能会遇到ConcurrentModificationException，因为在你使用Job修改该列表时，其他的代码可能正在遍历该列表。

    有些开发人员可能使用Vector或Collections.synchronizedList(List<T>)的方式来解决该问题。但是这并没有效果!虽然在列表上add(),remove()和get()方法现在对线程是安全的，但遍历时仍然会抛出ConcurrentModificationException！在你遍历在列表时，你需要在该列表上使用同步，同时，在修改它时，也需要使用同步机制。这对性能和可扩展性来说是一个噩梦。同步需要在所有的地方出现，仅仅是因为每个小时都需要做更新。

 

幸运的是，这里有更好的解决方案。使用CopyOnWriteArrayList。

 

CopyOnWriteArrayList是jdk concurrent包中提供的一个非阻塞型的，线程安全的List实现。

CopyOnWriteArrayList在进行数据修改时，都不会对数据进行锁定，每次修改时，先拷贝整个数组，然后修改其中的一些元素，完成上述操作后，替换整个数组的指针。

对CopyOnWriteArrayList进行读取时，也不进行数据锁定，直接返回需要查询的数据，如果需要返回整个数组，那么会将整个数组拷贝一份，再返回，保证内部array在任何情况下都是只读的。

 

在CopyOnWriteArrayList里处理写操作（包括add、remove、set等）是先将原始的数据通过JDK1.6的Arrays.copyof()来生成一份新的数组

然后在新的数据对象上进行写，写完后再将原来的引用指向到当前这个数据对象，这样保证了每次写都是在新的对象上（因为要保证写的一致性，这里要对各种写操作要加一把锁，JDK1.6在这里用了重入锁），

然后读的时候就是在引用的当前对象上进行读（包括get，iterator等），不存在加锁和阻塞，针对iterator使用了一个叫 COWIterator的阉割版迭代器，因为不支持写操作，当获取CopyOnWriteArrayList的迭代器时，是将迭代器里的数据引用指向当前引用指向的数据对象，无论未来发生什么写操作，都不会再更改迭代器里的数据对象引用，所以迭代器也很安全。

 

CopyOnWriteArrayList中写操作需要大面积复制数组，所以性能肯定很差，但是读操作因为操作的对象和写操作不是同一个对象，读之间也不需要加锁，读和写之间的同步处理只是在写完后通过一个简单的“=”将引用指向新的数组对象上来，这个几乎不需要时间，这样读操作就很快很安全，适合在多线程里使用，绝对不会发生ConcurrentModificationException ，所以最后得出结论：CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里，比如缓存。

 

正因为上述读写特性，如果需要频繁对CopyOnWriteArrayList进行修改，而很少读取的话，那么会严重降低系统性能。

因为没有锁的干预，所以CopyOnWriteArrayLIst在少量修改，频繁读取的场景下，有很好的并发性能。