Java之List-CopyOnWriteArrayList的原理

简介

本文介绍Java的CopyOnWriteArrayList的原理。

CopyOnWriteArrayList是JUC的一个并发容器，它是个线程安全的ArrayList。

读操作无锁，写操作则通过创建底层数组的新副本来实现，是一种读写分离的并发策略，我们也可以称这种容器为”写时复制器”，JUC中类似的容器还有CopyOnWriteSet（底层是基于CopyOnWriteArrayList实现）。

Write的时候总是要Copy（将原来array复制到新的array，修改后，将引用指向新数组）。任何可变的操作（add、set、remove等）都通过ReentrantLock 控制并发。

优缺点

优点

1. 读操作性能很高
   1. 因为读操作无需任何同步措施，适用于读多写少的并发场景。
2. 不会抛出ConcurrentModificationException异常
   1. list在遍历时，若中途有别的线程对list容器进行修改，则会抛出ConcurrentModificationException异常。而CopyOnWriteArrayList由于其”读写分离”的思想，遍历和修改操作分别作用在不同的list容器，所以在使用迭代器进行遍历时候，也就不会抛出ConcurrentModificationException异常了

缺点

1. 内存占用大
   1. 每次写操作都将原容器拷贝一份，数据量大时，对内存压力较大，可能会引起频繁GC；
2. 无法保证实时性
   1. Vector对于读写操作均加锁同步，可以保证读和写的强一致性
   2. CopyOnWriteArrayList写和读分别作用在新老不同容器上，在写操作执行过程中，读不会阻塞但读取到的却是老容器的数据。
3. 大量写操作性能极差

功能的限制

迭代器没有remove功能

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
 
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
	String next = iterator.next();
	iterator.remove();
}

结果

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList$COWIterator.remove(CopyOnWriteArrayList.java:1178)
	at ConcurrentSet.main(ConcurrentSet.java:47)

不支持Collections.sort(xx, yy)

会报异常：java.lang.UnsupportedOperationException

解决方案

List temp = Arrays.asList(copyOnWriteArrayList.toArray());
Collections.sort(temp);
copyOnwriteArrayList.clear();
copyOnWriteArrayList.addAll(temp);