CopyOnWriteArrayList

本文深入探讨了CopyOnWriteArrayList的实现原理,包括其构造函数、写时复制机制、并发性能对比以及应用场景。揭示了其在高并发读取场景下的优势和内存占用高的缺点。

1、空参构造函数

public CopyOnWriteArrayList() {
    setArray(new Object[0]);
}

构造一个空数组,调用setArray将其赋值给成员变量array。

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

成员变量array用volatile修饰。

private transient volatile Object[] array;

2、CopyOnWrite的写时复制的机制

1)新增

Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);

当前数组复制到了新的数组里去,长度加1。

setArray(newElements);

最后再把新的数组设置为CopyOnWriteArrayList对应的一个数组,volatile保证,只要他一写,其他线程可以立马读到
2)更新

Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);

然后

setArray(newElements);

3)删除
稍微复杂一点
1)如果你要删除的是最后一个元素,是不需要移动任何元素

setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));

2)如果是中间的元素,则需要分两次复制过去。

4、总结

1)CopyOnWriteArrayList底层数据结构是Object[]数组。增删改操作的时候,都必须先获取一把ReentrantLock独占锁。CopyOnWriteArrayList的并发写性能不如ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap,并发写CAS非阻塞式的分段加锁,并发读是通过volatile来保证最新。CopyOnWriteArrayList的并发写性能是比较差的,所有线程要写都是串行。
2)ReentrantLock底层基于AQS,AQS底层基于CAS,CAS底层基于硬件级别的锁。
3)CopyOnWriteArrayList不是基于CAS执行读写操作,不需要依赖任何一种加锁的机制来保证数据读写并发的安全性,甚至都不需要依赖于Unsafe.getObjectVolatile()。
4)只有一个线程可以写,但同时可以允许大量的线程来并发读。
5)CopyOnWriteArrayList增删改:独占锁 + 写时复制。
6)弱一致性:写线程和读线程看到的不一致。
7)hdfs的源码就用到了CopyOnWriteArrayList,适用于增删改不多,大量的读操作比如遍历等场景下。

3、缺点

1)空间换时间,内存占用翻倍。
2)弱一致性

CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的List实现,它通过每次修改操作(添加、删除、修改)时都创建一个新的底层数组来实现线程安全性。 CopyOnWriteArrayList的特点如下: 1. 线程安全:多个线程可以同时读取CopyOnWriteArrayList的内容,而不需要额外的同步机制。这使得它非常适合在读操作远远多于写操作的场景中使用。 2. 写操作的代价较高:每次对CopyOnWriteArrayList进行写操作时,都会创建一个新的底层数组,因此写操作的代价较高。 3. 实时性较低:由于写操作会创建新的底层数组,读取操作可能会看到旧的数据,因此CopyOnWriteArrayList的实时性较低。 使用CopyOnWriteArrayList的示例代码如下: ```java import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; public class Main { public static void main(String[] args) { CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); list.add("Hello"); list.add("World"); for (String item : list) { System.out.println(item); } } } ``` 在上述代码中,我们创建了一个CopyOnWriteArrayList,并向其中添加了两个元素。然后使用增强for循环遍历CopyOnWriteArrayList中的元素,并打印输出。 需要注意的是,CopyOnWriteArrayList适用于读操作远远多于写操作的场景,如果写操作非常频繁,可能会导致性能问题。此外,CopyOnWriteArrayList不保证元素的顺序性,因为在写操作时会创建新的底层数组。
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