java并发容器-CopyOnWriteArrayList

最新推荐文章于 2026-01-05 17:06:32 发布

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本文介绍了CopyOnWrite的基本概念及其实现原理，探讨了其在读多写少并发场景中的优势与局限，并分析了其可能存在的数据一致性和内存占用问题。

1.基本思路

Copy-On-Write，是一种用于程序设计中的优化策略。基本思路是：从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想修改这个内容的时候，会把真正的内容Copy出去形成一个新的内容，然后再修改，这是一种延时懒惰策略。

CopyOnWrite容器，即写时复制容器。通俗理解就是，当我们向一个容器中添加元素的时候，不直接向容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后向新的容器里添加元素，添加完元素后，再将原容器的应用指向新的容器。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，读和写不同的容器。

2.实现原理

    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();
        }
    }

    transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    private volatile transient Object[] array;             //实际存储数据的数组

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

    final void setArray(Object[] a) 
    {
        array = a;
    }

由以上代码看出，添加元素实际上就是先复制一份原来的数组，然后直接添加至末尾，再将引用指向新数组。

读数据可以不用加锁，直接读即可

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

3.CopyOnWrite应用场景

Copy用于读多写少的并发场景。比如黑、白名单，商品类目的访问和更新场景。

4.CopyOnWrite缺点

（1）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。如果希望写入的数据马上就能读到，就不要使用CopyOnWrite容器

（2）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2个对象，旧的对象和新写入的对象。如果这些对象占用的内存比较大，如果说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会有300M，那么这个时候很可能会造成频繁的Full GC。

针对内存占用问题，可以使用压缩容器中元素的方法来减少大对象的内存消耗。如元素全部都是10进制，可以考虑压缩为32或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他并发容器，如ConcurrentHashMap