Copy-On-Write写时复制机制与Java中CopyOnWriteArrayList容器源码实现

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Copy-on-Write机制简称COW，是一种并发设计策略。其基本思路是多线程同时共享同一个内容，当某个线程想要修改这个内容的时候，才会真正的把内容copy出去形成一个新的内容然后修改，其它的线程继续读旧的内容，直到修改完成。这是一种延时懒惰策略。
Copy-on-Write有那么几个应用场景：

• linux系统中内存的管理和分配。参考：写时复制机制
• redis快照持久化(bgm)时，会fork出一个子进程进行持久化操作，当主进程接收到写操作时，会copy出一份新的内存，对新的内存进行写操作。
• jdk1.5引入了juc包下的CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。

我们这里来看下CopyOnWriteArrayList源码。在向ArrayList中添加元素时，是要加锁的，否则多线程写就会Copy出N个副本出来。

public class CopyOnWriteArrayList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    //写时需要加锁
    final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    //在修改之后需要保证其他读线程能立刻读到新数据
    private transient volatile Object[] array;

    final Object[] getArray() {
        return array;
    }

    final void setArray(Object[] a) {
        array = a;
    }
    //增加元素时需要加锁
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);  //复制出一份新的数组，长度加一
            newElements[len] = e;  //把新元素加在末尾
            setArray(newElements);  //引用改为新建的副本数组
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    //获取数组中的元素，一律从旧的数组中读
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
}

存在问题：

在进行写时复制时，会存在两份内存，将会占用两倍的内存空间，所以需要对内存进行精确的统计，要保证系统内存不会溢出。