CopyOnWriteArrayList是一种写时复制的ArrayList，且是线程安全版本。有很多类似设计的数据结构，如CopyOnWriteArraySet。
如果想了解具体原理剖析，请看第二章原理，为什么需要拷贝？
拓展：CopyOnWriteArraySet 线程安全的set，底层使用CopyOnWriteArrayList add的时候调用addIfAbsent来保证元素无重复 和一般set不同，像hashset、treeset底层都是调用相对应map来操作
1. 简介
CopyOnWriteArrayList顾名思义写时复制列表，避免了直接读写互斥加锁，性能低下的情况。
读：直接读取不加锁。
写：拷贝一份，进行操作。多个写操作加锁互斥保证数据安全。
优缺点：
优点：减少读取锁，提高代码性能，同时保证线程安全。
缺点：
- 当内部数据大，拷贝需要很大的内存开销，可能导致OOM的发生。
- 只能保证数据最终一致性安全。
最终一致性分三种情况讨论：
public boolean add(E e) {
synchronized(this.lock) {
Object[] es = this.getArray();
int len = es.length;
es = Arrays.copyOf(es, len + 1);
// 1️⃣
es[len] = e;
// 2️⃣
this.setArray(es);
// 3️⃣
return true;
}
}
-
1️⃣未修改数据
这个时候读取旧的数据
-
2️⃣修改数据，但未将引用指向新的数组
这个时候也会读取到旧的数据。
-
3️⃣修改数据，将引用指向新的数据
这个时候能读取到最新的数据。
2. 原理
先问个问题
为什么要用写时拷贝，直接在原数组修改不可以吗？
毕竟在写的时候都是加锁的，不存在多个线程同时修改，而且省去拷贝的内存开销和修改数据、指向新的数组时导致一致性的问题。
这个问题当初也思考了很久。写时拷贝的目的是什么，为什么要这样做？
要解决这个问题，关键是了解volatile这个关键词
volatile的作用有两点
- 线程可见性
- 避免指令重排序
这里简单说一下可见性，多个CPU内部都会有缓存提升读取效率，首先从内存读取到缓存，如果没有volatile这个关键词，其他线程修改了该属性的值，刷回内存，但是当前线程感知不到修改， 还在读取旧的缓存值，造成数据不一致的问题。所以加上volatile可以感知到变化。同时很关键的一个点是只有引用修改了才会被感知到，比如对象修改、数组对象引用修改，变量修改等。
// volatile修饰的
private transient volatile Object[] array;
前面说到因为这里是数组引用类型，所以如果单纯在原数组进行元素修改是无法被其他线程感知到的，即volatile是无法生效的，所以这边才会使用拷贝的方式来修改引用指向及时“通知”其他线程数据变更。
所以才会使用一种写时复制方法，保证数据安全性。
3. 与ReadWriteLock比较
读写锁：在写时候是不能读，在读时候也不能写，所以和CopyOnWrite是不一样的
| 读写锁 | 读 | 写 |
|---|---|---|
| 读 | √ | × |
| 写 | × | × |
4.总结
CopyOnWriteArrayList很巧妙的使用了volatile关键词来保证线程读写安全，虽然避免了读写同时加锁性能低下的场景，但是也有占用额外内存，数据无法保证强一致性等缺点，需要根据场景使用，适合读多写少的场景。
评论