CopyOnWrite 写时复制

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。

JDK1.5开始，JUC （java.util.concurrent）包下有着这么两个类，CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet。直译过来就是在写操作的时候复制。这体现了读写分离的思想。

CopyOnWriteArrayList的实现原理

add()的实现：

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();//加锁
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        //复制一个数组出来
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        //将新元素加入数组中
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    }

读的时候不加锁，但是如果读的时候有很多个线程正在向CopyOnWriteArrayList中添加数据，读的时候就会读到旧的数据。

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

CopyOnWriteMap

JDK中并没有提供CopyOnWriteMap，我们可以参考CopyOnWriteArrayList来实现一个，基本代码如下：

优缺点

在写操作的线程，会将数组复制出来一份进行操作。而原本的数组不会做改变。
读线程则不会受到影响，但是可能读到的是一个过期的数据。
每次添加都要复制，内存占用较大，可能造成频繁的Young GC和Full GC。性能消耗较大。

只能保证最终的一致性，不能保证实时的一致性。

import java.util.Collection;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
 
public class CopyOnWriteMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable {
    private volatile Map<K, V> internalMap;//volatile关键字修饰
 
    public CopyOnWriteMap() {
        internalMap = new HashMap<K, V>();
    }
 
    public V put(K key, V value) {
       //新增时加锁
        synchronized (this) {
            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);
            V val = newMap.put(key, value);
            internalMap = newMap;
            return val;
        }
    }
 
    public V get(Object key) {
        return internalMap.get(key);
    }
 
 //批量新增
    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> newData) {
        synchronized (this) {
            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);
            newMap.putAll(newData);
            internalMap = newMap;
        }
    }
}

应用场景

读多写少的情况下适用：比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。

package com.ifeve.book;
 
import java.util.Map;
 
import com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap;
 
/**
 * 黑名单服务
 *
 * @author fangtengfei
 *
 */
public class BlackListServiceImpl {
  //初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销
    private static CopyOnWriteMap<String, Boolean> blackListMap = new CopyOnWriteMap<String, Boolean>(
            1000);
 
    public static boolean isBlackList(String id) {
        return blackListMap.get(id) == null ? false : true;
    }
 
    public static void addBlackList(String id) {
        blackListMap.put(id, Boolean.TRUE);
    }
 
    /**
     * 批量添加黑名单
     * 
     * @param ids
     */
    public static void addBlackList(Map<String,Boolean> ids) {
        blackListMap.putAll(ids);
    }
 
}

需要注意的点：

减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。

资料：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3938914.html