线程安全的CopyOnWriteArrayList介绍

2017年01月17日 16:07:19 阅读数 37760 文章标签：更多

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证明CopyOnWriteArrayList是线程安全的

先写一段代码证明CopyOnWriteArrayList确实是线程安全的。

ReadThread.java

import java.util.List;public class ReadThread implements Runnable { private List
      
        list; public ReadThread(List
       
         list) { this.list = list; } @Override public void run() { for (Integer ele : list) { System.out.println("ReadThread:"+ele); } } }

WriteThread.java

import java.util.List;public class WriteThread implements Runnable { private List
      
        list; public WriteThread(List
       
         list) { this.list = list; } @Override public void run() { this.list.add(9); } }

TestCopyOnWriteArrayList.java

import java.util.Arrays;import java.util.List;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors; public class TestCopyOnWriteArrayList { private void test() { //1、初始化CopyOnWriteArrayList List
      
        tempList = Arrays.asList(new Integer [] { 1,2}); CopyOnWriteArrayList
       
         copyList = new CopyOnWriteArrayList<>(tempList); //2、模拟多线程对list进行读和写 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); executorService.execute(new ReadThread(copyList)); executorService.execute(new WriteThread(copyList)); executorService.execute(new WriteThread(copyList)); executorService.execute(new WriteThread(copyList)); executorService.execute(new ReadThread(copyList)); executorService.execute(new WriteThread(copyList)); executorService.execute(new ReadThread(copyList)); executorService.execute(new WriteThread(copyList)); System.out.println("copyList size:"+copyList.size()); } public static void main(String[] args) { new TestCopyOnWriteArrayList().test(); } }

运行上面的代码,没有报出

java.util.ConcurrentModificationException

说明了CopyOnWriteArrayList并发多线程的环境下，仍然能很好的工作。

CopyOnWriteArrayList如何做到线程安全的

CopyOnWriteArrayList使用了一种叫写时复制的方法，当有新元素添加到CopyOnWriteArrayList时，先从原有的数组中拷贝一份出来，然后在新的数组做写操作，写完之后，再将原来的数组引用指向到新数组。

当有新元素加入的时候，如下图，创建新数组，并往新数组中加入一个新元素,这个时候，array这个引用仍然是指向原数组的。

这里写图片描述

当元素在新数组添加成功后，将array这个引用指向新数组。

这里写图片描述

CopyOnWriteArrayList的整个add操作都是在锁的保护下进行的。

这样做是为了避免在多线程并发add的时候，复制出多个副本出来,把数据搞乱了，导致最终的数组数据不是我们期望的。

CopyOnWriteArrayList的add操作的源代码如下：

public boolean add(E e) {    //1、先加锁    final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; //2、拷贝数组 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //3、将元素加入到新数组中 newElements[len] = e; //4、将array引用指向到新数组 setArray(newElements); return true; } finally { //5、解锁 lock.unlock(); } }

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。

可见，CopyOnWriteArrayList的读操作是可以不用加锁的。

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

参考的文章

转载于:https://www.cnblogs.com/think90/p/11426419.html

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