CopyOnwriteArrayList原理和使用场景

最新推荐文章于 2025-04-17 11:42:57 发布

鸿123

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分类专栏：栈文章标签： java jvm servlet

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CopyOnwriteArrayList原理和使用场景

以前很少用list 的remove 构造方法。直到今天…
场景：ArrayList在并发读写时，会抛出异常。
java中，List在遍历的时候，如果被修改了会抛出java.util.ConcurrentModificationException错误。

1.传统的list remove造成的问题

集合遍历是使用Iterator, Iterator是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个互斥锁。Iterator 被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表，当原来的对象数量发生变化时，这个索引表的内容不会同步改变，所以当索引指针往后移动的时候就找不到要迭代的对象，所以按照 fail-fast原则 Iterator 会马上抛出java.util.ConcurrentModificationException 异常。所以 Iterator 在工作的时候是不允许被迭代的对象被改变的。
最大的原因是：主线程在遍历list的时候，子线程在向list中添加元素。

2.使用CopyOnWriteArrayList解决

CopyOnWriteArrayList类最大的特点就是，在对其实例进行修改操作(add/remove等)会新建一个数据并修改，修改完毕之后，再将原来的引用指向新的数组。这样，修改过程没有修改原来的数组。也就没有了ConcurrentModificationException错误。

3.使用方法

public class Resource3 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    List<String> a = new ArrayList<>();
    a.add("a");
    a.add("b");
    a.add("c");

    final List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(a);
    Thread t = new Thread(new Runnable() {
        int count = -1;

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                list.add(count++ + "");
            }
        }
    });

    t.setDaemon(true);
    t.start();
    Thread.sleep(3);
    for (String s : list) {
        System.out.println(s);
    }
}

}

4.CopyOnWrite是什么？？

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

5.CopyOnWriteArrayList的使用场景

CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。实现代码如下：

6.CopyOnWrite的缺点：

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。所以在开发时需要注意一下。

内存占用问题在为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行与操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象内存，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容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两个对象内存)。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，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，就用响应时间也随这变长。

针对内存占用问题，可以通过压缩容器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。所以如果你希望写入的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。

补充

CopyOnWriteArrayList读取时不加锁，只是写入、删除、修改时加锁，所以一个线程X读取的时候另一个线程Y可能执行remove操作。remove操作首先要获取独占锁，然后进行写时复制操作，就是复制一份当前的array数组，然后在复制的新数组里面删除线程X通过get访问的元素，比如：1。删除完成后让array指向这个新的数组。

在线程x执行get操作的时候并不是直接通过全局array访问数组元素而是通过方法的形参a访问的，a指向的地址和array指向的地址在调用get方法的那一刻是一样的，都指向了堆内存的数组对象。之后改变array指向的地址并不影响get的访问，因为在调用get方法的那一刻形参a指向的内存地址就已经确定了，不会改变。所以读的仍然是旧数组