1、简介
CopyOnWriteArrayList是ArrayList的线程安全版本,内部也是通过数组实现,每次对数组的修改都完全拷贝一份新的数组来修改,修改完了再替换掉老数组,这样保证了只阻塞写操作,不阻塞读操作,实现读写分离。
2、继承体系
CopyOnWriteArrayList实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable等接口。
3、源码解析
3.1 属性
// lock锁
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// volatile 多线程可见
private transient volatile Object[] array;
// 没有size
// 在插入时拷贝一份,插入完还没有赋值给array, size就是旧值
3.2 构造方法
public CopyOnWriteArrayList() {
setArray(new Object[0]);
}
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements;
// 如果c是CopyOnWriteArrayList类型,直接把它的数组赋值给当前list的数组,
// 注意这里是浅拷贝,两个集合共用同一个数组。
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {
// 如果c不是CopyOnWriteArrayList类型,则进行拷贝把c的元素全部拷贝到当前list的数组中。
// 这里c.toArray()返回的不一定是Object[]类型
elements = c.toArray();
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(elements);
}
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}
3.3 添加元素
- 尾部添加
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 拷贝原数组,插入新值
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
- 插入元素
public void add(int index, E element) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
if (index > len || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+len);
Object[] newElements;
int numMoved = len - index;
// 拷贝数组
if (numMoved == 0)
newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
else {
newElements = new Object[len + 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1,
numMoved);
}
newElements[index] = element;
setArray(newElements);
} finally {
lock.unlock();
}
}
- 条件插入
public boolean addIfAbsent(E e) {
Object[] snapshot = getArray();
// 不存在则插入
return indexOf(e, snapshot, 0, snapshot.length) >= 0 ? false :
addIfAbsent(e, snapshot);
}
// 判断是否存在当前快照
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;
}
3.4 获取元素
public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
}
// 这里是没有做越界检查的, 因为数组本身会做越界检查
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}
3.5 删除元素
// 同理,加锁拷贝删除
public E remove(int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
E oldValue = get(elements, index);
int numMoved = len - index - 1;
if (numMoved == 0)
setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
else {
Object[] newElements = new Object[len - 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
numMoved);
setArray(newElements);
}
return oldValue;
} finally {
lock.unlock();
}
}
4、总结
- CopyOnWriteArrayList使用ReentrantLock重入锁加锁,保证线程安全;
- CopyOnWriteArrayList的写操作都要先拷贝一份新数组,在新数组中做修改,修改完了再用新数组替换老数组,所以空间复杂度是O(n),性能比较低下;
- CopyOnWriteArrayList采用读写分离的思想,读操作不加锁,写操作加锁,且写操作占用较大内存空间,所以适用于读多写少的场合;
- CopyOnWriteArrayList只保证最终一致性,不保证实时一致性;