并发集合之CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet

一、简介

CopyOnWrite的意思是写时复制，简单的说就是在对容器操作时，不是直接进行操作，而是先将容器复制一份，对新的容器操作后，再用新的容器覆盖原来的容器。
CopyOnWrite可以实现并发读操作，因为容器的写操作不会读当前容器造成影响。
CopyOnWrite的写操作需要加锁，不然n个写操作就会有n个容器副本，并且这n个副本会进行覆盖，最终只有1个副本的操作生效。
CopyOnWrite可以保证数据的最终一致性，但是无法保证实时一致性。
CopyOnWrite适合于读多写少的小对象场景，因为写操作通过对象复制来完成，频繁的复制或者大对象的复制都会占用大量内存。

二、CopyOnWriteArrayList

1. 属性

/** The lock protecting all mutators */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
private transient volatile Object[] array;

CopyOnWriteArrayList只有两个成语变量，分别是锁lock和元素数组array。

2. 写操作

以CopyOnWriteArrayList#add(E)为例，

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);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

可以看到，同前面对CopyOnWrite的描述一致，复制数组，插入元素后，覆盖原数组。add属于写操作，需要加锁处理。
remove等写操作的方法与该方法类似。

3. 读操作

以CopyOnWriteArrayList#indexOf(E, int)为例

public int indexOf(E e, int index) {
    Object[] elements = getArray();
    return indexOf(e, elements, index, elements.length);
}
private static int indexOf(Object o, Object[] elements,
                          int index, int fence) {
   if (o == null) {
       for (int i = index; i < fence; i++)
           if (elements[i] == null)
               return i;
   } else {
       for (int i = index; i < fence; i++)
           if (o.equals(elements[i]))
               return i;
   }
   return -1;
}

可以看到，该方法和ArrayList的indexOf方法基本类似，不需要什么额外的操作处理。
get, lastIndexOf等读操作的方法类似。

三、CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet使用了delegate设计模式，以CopyOnWriteArrayList类型的al作为成员变量，所有的操作都经由al进行。

private final CopyOnWriteArrayList<E> al;

以CopyOnWriteArraySet#add(E)为例，
CopyOnWriteArraySet是set类型的，元素不能重复，所以

public boolean add(E e) {
   return al.addIfAbsent(e);
}