Java并发包之CopyOnWriteArrayList类的深入讲解
前言
大家在学习Java的过程中，或者工作中，始终都绕不开集合。在单线程环境下，ArrayList就可以满足要求。多线程时，我们可以使用CopyOnWriteArrayList来保证数据安全。下面我们一起来看看CopyOnWriteArrayList类中的一些值得学习的方法。
CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的ArrayList,对其进行的修改操作都是在底层的一个复制的数组（快照）上进行的，也就是使用了写时复制策略实现的。
说明：代码部分，均基于JDK1.8
一、添加元素
写时复制思想
CopyOnWrite,简称COW，顾名思义，就是写入的时候将当前集合复制一份副本出来，新写入的值添加到副本集合里，再将原集合的引用指向新的副本集合。基于这个原理，就可以不加锁实现并发读，因为当前集合并不会添加元素，不会造成冲突。同样的原理还应用在MySQL中创建快照的过程。
/**
*将指定的元素追加到此列表的末尾
*
*@parameelementtobeappendedtothislist
*@return{@codetrue}(asspecifiedby{@linkCollection#add})
*/
publicbooleanadd(Ee){
//声明可重入锁
finalReentrantLocklock=this.lock;
//加锁
lock.lock();
try{
//获取当前数组
Object[]elements=getArray();
intlen=elements.length;
//复制当前数组到一个新数组中
Object[]newElements=Arrays.copyOf(elements,len+1);
//添加元素
newElements[len]=e;
//改变引用
setArray(newElements);
returntrue;
}finally{
lock.unlock();
}
}
二、删除元素
ArrayList遍历过程中删除的问题
大家在学习Java期间，一定都有过使用forEach遍历ArrayList时删除元素都会得到一个java.util.ConcurrentModificationException的错误。这是因为在ArrayList的remove()方法中，有一个参数modCount专门用来记录修改的次数，每删除一次就modCount++。在forEach遍历集合时，首先会记录finalintexpectedModCount=modCount，若是遍历过程中发现expectedModCount!=modCount，则会抛出错误。
下面来看看具体代码
/**
*删除元素
*/
publicEremove(intindex){
//检查下标是否越界
rangeCheck(index);
//记录修改次数
modCount++;
//待删除的元素
EoldValue=elementData(index);
//待删除元素下标之后的数组长度
intnumMoved=size-index-1;
if(numMoved>0)
//删除元素
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,
numMoved);
elementData[--size]=null;//cleartoletGCdoitswork
returnoldValue;
}
/**
*forEach方法
*/
@Override
publicvoidforEach(Consumeraction){
Objects.requireNonNull(action);
//记录modCount
finalintexpectedModCount=modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
finalE[]elementData=(E[])this.elementData;
finalintsize=this.size;
//遍历时判断modCount
for(inti=0;modCount==expectedModCount&&i
所以使用ArrayList时，如果你有遍历删除某个元素的场景，我们可以使用迭代器来删除。
CopyOnWriteArrayList的删除
先来看看CopyOnWriteArrayList的remove()方法的源码，整体逻辑与ArrayList的remove()方法一直，有区别的是没有记录修改次数，因为每次删除都是重新获取的当前数组。而forEach()方法在遍历时也是获取的当前数组，因此在使用forEach遍历时删除元素不会抛出异常。
/**
*删除元素
*/
publicEremove(intindex){
finalReentrantLocklock=this.lock;
//加锁
lock.lock();
try{
//获取当前数组
Object[]elements=getArray();
//记录数组的长度
intlen=elements.length;
//记录待删除元素
EoldValue=get(elements,index);
//记录待删除元素后一个元素到尾节点的长度
intnumMoved=len-index-1;
//为0代表待删除元素就在数组的末尾
if(numMoved==0)
setArray(Arrays.copyOf(elements,len-1));
else{
Object[]newElements=newObject[len-1];
//复制到新数组中
System.arraycopy(elements,0,newElements,0,index);
System.arraycopy(elements,index+1,newElements,index,
numMoved);
//改变引用
setArray(newElements);
}
returnoldValue;
}finally{
lock.unlock();
}
}
/**
*遍历方法
*/
publicvoidforEach(Consumeraction){
if(action==null)thrownewNullPointerException();
//获取当前数组
Object[]elements=getArray();
intlen=elements.length;
for(inti=0;i
值得注意的是，CopyOnWriteArrayList的迭代器实现里的remove()方法会直接抛出异常，因此在使用迭代器遍历元素时，不能删除元素。
总结
使用场景
基于原理，不难分析出CopyOnWriteArrayList适用于读多写少的并发环境
需要注意的点
因为每次添加元素都需要复制一份副本，所以最好是使用批量添加，减少复制副本的次数
缺点
一、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，内存里会同时驻扎两个对象的内存，这一点会占用额外的内存空间。
二、数据一致性问题。由于CopyOnWrite容器的修改是先修改副本，所以这次修改对于其他线程来说，并不是实时能看到的，只有在修改完之后才能体现出来。如果你希望写入的的数据马上能被其他线程看到，CopyOnWrite容器是不适用的。
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