为了解决ArrayList线程安全问题,可以使用synchronizedList和CopyOnWriteArrayList
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
List<String> sycList = Collections.synchronizedList(list);
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
SynchronizedList对部分操作加上了synchronized关键字以保证线程安全
CopyOnWriteArrayList,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。
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
CopyOnWriteArrayList 适用于以读为主
Collections.synchronizedList 适用于以写为主
继承体系
CopyOnWriteArrayList实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable等接口。
CopyOnWriteArrayList实现了List,提供了基础的添加、删除、遍历等操作。
CopyOnWriteArrayList实现了RandomAccess,提供了随机访问的能力。
CopyOnWriteArrayList实现了Cloneable,可以被克隆。
CopyOnWriteArrayList实现了Serializable,可以被序列化。
属性
/** 用于修改时加锁 */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock()
/** 真正存储元素的地方,只能通过getArray()/setArray()访问 */
private transient volatile Object[] array;
(1)lock
用于修改时加锁,使用transient修饰表示不自动序列化。
(2)array
真正存储元素的地方,使用transient修饰表示不自动序列化,使用volatile修饰表示一个线程对这个字段的修改另外一个线程立即可见。
构造方法
CopyOnWriteArrayList()
CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c)
CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn)
创建空数组
public CopyOnWriteArrayList() {
// 所有对array的操作都是通过setArray()和getArray()进行
setArray(new Object[0]);
}
final
void setArray(Object[] a){
array =a;
}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements;
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
// 如果c也是CopyOnWriteArrayList类型
// 那么直接把它的数组拿过来使用
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {
// 否则调用其toArray()方法将集合元素转化为数组
elements = c.toArray();
// 这里c.toArray()返回的不一定是Object[]类型
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(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。
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。
方法
add(E e)方法
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 将旧数组元素拷贝到新数组中
// 新数组大小是旧数组大小加1
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 将元素放在最后一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
(1)加锁;
(2)获取元素数组;
(3)新建一个数组,大小为原数组长度加1,并把原数组元素拷贝到新数组;
(4)把新添加的元素放到新数组的末尾;
(5)把新数组赋值给当前对象的array属性,覆盖原数组;
(6)解锁;
get(int index)
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}
总结
(1)CopyOnWriteArrayList使用ReentrantLock重入锁加锁,保证线程安全;
(2)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;
(3)CopyOnWriteArrayList的读操作支持随机访问,时间复杂度为O(1);
(4)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;
(5)CopyOnWriteArrayList只保证最终一致性,不保证实时一致性;