CopyOnWriteArrayList

本文深入解析CopyOnWriteArrayList的实现原理,包括其在多线程环境下如何通过加锁和复制数组的方式确保数据一致性,以及读写操作的并发处理策略。同时,探讨了其在读多写少场景下的适用性和潜在的性能问题。
在添加数据的时候是加锁的
public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    //加锁
    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 {
    //解锁
        lock.unlock();
    }
}

加锁保证避免在多线程并发add的时候,复制出多个副本出来,导致最终的数组数据不是我们期望的

读数据不需要加锁
public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}
由于所有的写操作都是在新数组进行的,这个时候如果有线程并发的写,则通过锁来控制,如果有线程并发的读,则分几种情况:
  • 1、如果写操作未完成,那么直接读取原数组的数据;

  • 2、如果写操作完成,但是引用还未指向新数组,那么也是读取原数组数据;

  • 3、如果写操作完成,并且引用已经指向了新的数组,那么直接从新数组中读取数据。

删除操作
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();
    }
}

遍历
CopyOnWriteArrayList的使用场景

通过上面的分析,CopyOnWriteArrayList 有几个缺点:

  • 1、由于写操作的时候,需要拷贝数组,会消耗内存,如果原数组的内容比较多的情况下,可能导致young gc或者full gc

  • 2、不能用于实时读的场景,像拷贝数组、新增元素都需要时间,所以调用一个set操作后,读取到数据可能还是旧的,虽然CopyOnWriteArrayList 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求;

CopyOnWriteArrayList 合适读多写少的场景,不过这类慎用
因为谁也没法保证CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少数据,万一数据稍微有点多,每次add/set都要重新复制数组,这个代价实在太高昂了。在高性能的互联网应用中,这种操作分分钟引起故障。

CopyOnWriteArrayList透露的思想

如上面的分析CopyOnWriteArrayList表达的一些思想:

  • 1、读写分离,读和写分开
  • 2、最终一致性
  • 3、使用另外开辟空间的思路,来解决并发冲突
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