【多线程和并发】CopyOnWriteArrayList的实现原理

本文链接： https://blog.csdn.net/Soldier49Zed/article/details/102647413

CopyOnWrite容器即写时复制的容器，也就是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器（改变引用的指向）。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写在不同的容器上进行，注意，写的时候需要加锁。

1）以下代码是向CopyOnWriteArrayList中add方法的实现，可以发现在添加的时候是需要加锁的，否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock; //加的是lock锁
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements); //将原容器的引用指向新的容器
        return true;        
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

在CopyOnWriteArrayList里处理写操作（包括add、remove、set等）是先将原始的数据通过Arrays.copyof()来生成一份新的数组，然后在新的数据对象上进行写，写完后再将原来的引用指向到当前这个数据对象，这样保证了每次写都是在新的对象上。然后读的时候就是在引用的当前对象上进行读（包括get、iterator等），不存在加锁和阻塞。

CopyOnWriteArrayList中写操作需要大面积复制数组，所以性能肯定很差，但是读操作因为操作的对象和写操作不是同一个对象，读之间也不需要加锁，读和写之间的同步处理只是在写完后通过一个简单的 = 将引用指向新的数组对象上来，这个几乎不需要时间，这样读操作就很快很安全，适合在多线程里使用。

2）读的时候不需要加锁，如果读的时候有线程正在向CopyOnWriteArrayList添加数据，读还是会读到旧的数据（在原容器中进行读）。

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

CopyOnWriteArrayList在读上效率很高，由于写的手每次都要将原数组复制到一个新数组中，所以写的效率不高。

CopyOnWriteArrayList容器有很多优点，但是也存在两个问题。即内存占用问题和数据一致性问题。

内存占用问题。因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会有同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象。针对内存占用问题，可以
1. 通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。
2. 不使用CopyOnWrite容器，而是用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。
数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果希望写入的数据能被马上读到，就不能使用CopyOnWrite容器。

【多线程和并发】CopyOnWriteArrayList的实现原理

猜你喜欢