Java并发编程札记-(五)JUC容器-02CopyOnWrite

今天学习CopyOnWriteArrayList。CopyOnWriteArrayList可以看做是线程安全的ArrayList，所有的写操作都是通过对底层数组进行一次新的复制实现的，这种思想称为“写时复制”，CopyOnWriteArrayList的名字也是由此而来。

写时复制
CopyOnWrite，简称COW。所谓写时复制，即进行读操作时不加锁以保证性能不受影响，进行写操作时加锁，复制资源的一份副本，在副本上执行写操作，写操作完成后将资源的引用指向副本。高并发环境下，当读操作次数远远大于写操作次数时这种做法可以大大提高读操作的效率。
CopyOnWriteArrayList就是一种符合写时复制思想的容器。下面简单的看下一部分CopyOnWriteArrayList源码。

final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

ReentrantLock是一个可重入的互斥锁，在Java并发编程札记-(四)JUC锁-02Lock与ReentrantLock一文中已经学习了。写操作的线程安全性就是依赖ReentrantLock实现的。

private transient volatile Object[] array;

array是CopyOnWriteArrayList的底层数组。volatile用来保证array的可见性，即当写操作改变了底层数组array时，读操作可以得知这个消息。在Java并发编程札记-(一)基础-07volatile详解一文中已经学习了volatile。

final Object[] getArray() {
return array;
}

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

getArray()方法用于复制一份容器的副本。setArray(Object[] a)方法用于将当期容器的引用指向修改后的副本。

@SuppressWarnings("unchecked")
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}

public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
}

get()方法就是一种最简单的读操作，可以看出是没有加锁的。

public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
    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 {
        lock.unlock();
    }
}

add()方法是写操作，可以看出执行的顺序是先加锁，复制一份副本，修改副本，将当前容器的引用指向修改后的副本，解锁。

CopyOnWriteArraySet是依赖于CopyOnWriteArrayList实现的，没什么好讲的。ConcurrentSkipListSet会在ConcurrentSkipListMap后学习。

总结

• CopyOnWriteArrayList底层仍是数组
• 写操作时使用的锁是ReentrantLock。
• 为了当写操作改变了底层数组array时，读操作可以得知这个消息，需要使用volatile来保证array的可见性。
• 读操作都是没有加锁的。写操作都加了锁。
• 有利就有弊，写时复制提高了读操作的性能，但写操作时内存中会同时存在资源和资源的副本，可能会占用大量的内存。

本文就讲到这里，想了解Java并发编程更多内容请参考：

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