【线程安全的List】CopyOnWriteArrayList的原理及使用

1、原理

• CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的ArrayList

• 如果一段并发程序，读操作明显多于写操作的话，那么使用CopyOnWriteArrayList的性能会比Vector更高

• CopyOnWriteArrayList的实现原理就是读写分离，它对所有的写操作都使用ReentrantLock来加锁，对所有的读操作都不加锁，那它是怎么保证线程安全性问题的呢？

• CopyOnWriteArrayList在写操作的时候，都会将list中的数组copy一份作为缓存，然后对该缓存中的数组进行操作（此时若有其他线程过来读的话，那么该线程读的还是原先没有被修改过的数组，若有其他线程过来写的话，那么该线程会因为ReentrantLock的原因被锁在外面。），操作完毕后再将list中的数组地址引用指向修改后的新数组地址。

• 由CopyOnWriteArrayList的原理我们可以看出，我们每次往list里面写数据的时候，数组都需要重新copy一份，所以CopyOnWriteArrayList不需要实现像ArrayList一样的扩容机制，初始创建时让list中的数组长度为0，我们每次add元素的时候，只需要对新数组长度进行加1操作即可，所以CopyOnWriteArrayList实现起来相对还是比ArrayList简单的。

  // 构造方法
  public CopyOnWriteArrayList() {
  setArray(new Object[0]);
  }
  
  // 添加一个元素
  public boolean add(E e) {
      
      // 加锁
      final ReentrantLock lock = this.lock;
      lock.lock();
      try {
      
          // 创建一个新数组，长度+1
          Object[] elements = getArray();
          int len = elements.length;
          Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
          
          // 将元素添加到新数组的末端，并将新数组赋值给本对象中的array
          newElements[len] = e;
          setArray(newElements);
          return true;
      } finally {
          // 解锁
          lock.unlock();
      }
  }
  
  // 获取一个元素，没加锁
  public E get(int index) {
      return get(getArray(), index);
  }
  

• 所以我们可以看出，如果是读操作十分频繁的话，那么多线程下使用CopyOnWriteArrayList的性能基本上跟ArrayList差不多了。但如果是写操作十分频繁的话，建议还是不要使用CopyOnWriteArrayList了，因为它会造成数组的不断扩容及复制，十分耗性能。这其实就跟我们数据库读写分离的原理是一样的，如果写操作很多的话，那么主从库就会不断的执行复制操作，消耗性能。但如果是读操作多的话，由于该库只用于读，所以不会发生数据库事务锁，效率就会比一般的单库查询快很多。

2、使用

• CopyOnWriteArrayList的使用和ArrayList差不多，这里没什么好说的