CopyOnWriteArrayList

最新推荐文章于 2025-06-04 10:42:12 发布

venus321

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分类专栏： java java 多线程文章标签： CopyOnWrite java

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本文深入探讨了CopyOnWriteArrayList的工作原理及其实现细节。它通过写时复制策略解决了多线程环境下List并发修改的问题，适合读多写少的场景。文章还分析了其内存占用和数据一致性的潜在问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

该类是ArrayList 的一个线程安全的变体，其中所有可变操作（插入、删除、修改等等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。

我们都知道List在多个线程中，如果一方去读，一方去修改，是会报异常的ConcurrentModificationException。而CopyOnWriteArrayList则不会。

Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解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。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。

了解上面这个就去用该类解决List在遍历时候，修改的问题。

public class Test205 implements Runnable {
    private List list;
    public Test205(List list) {
        super();
        this.list = list;
    }
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")) {
            for(Object i :list) {
                System.out.println(i);
            }
        }else {
            for(int i = 0;i<list.size();i++) {
                list.remove(i);
                System.out.println("删除了"+i);
            }
        }


    }
}

private static CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        public static void main(String[] args) {
            for(int i = 0;i<10;i++) {
                list.add(i);
            }
        Test205 t = new Test205(list);
        Thread tt = new Thread(t);
        tt.setName("t1");
        Thread tt1 = new Thread(t);
        tt1.setName("t2");
        tt.start();
        tt1.start();

        }

实现原理：

 public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();//获取原有的数组
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//将数组赋值到新元素中，数组长度加1
            newElements[len] = e;//将添加的元素，添加新的数组中
            setArray(newElements);//将原数组指向新数组
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

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

 public CopyOnWriteArrayList() {//在构造函数中就初始化了一个长度为0的数组
        setArray(new Object[0]);
    }

CopyOnWrite的缺点

减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。

CopyOnWrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。

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，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M针对内存占用问题，可以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。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，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。（比如一个线程在指向删除操作，但是删除很多，耗时，那么其他线程就不能知道它删除一个，只有它全部指向结束，才能读取到它删除多少）所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。

最后总结一点，随着CopyOnWriteArrayList中元素的增加，CopyOnWriteArrayList的修改代价将越来越昂贵，因此，CopyOnWriteArrayList适用于读操作远多于修改操作的并发场景中

参考学习：这里写链接内容
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