线程安全的CopyOnWriteArrayList介绍

素颜马尾好姑娘i 2023-06-04 02:42 2阅读 0赞

# 线程安全的CopyOnWriteArrayList介绍 #

2017年01月17日 16:07:19 [Sam哥哥][Sam] 阅读数 37760 文章标签： [线程安全][Link 1] 更多

分类专栏： [JAVA][]

本文链接： [https://blog.csdn.net/linsongbin1/article/details/54581787][https_blog.csdn.net_linsongbin1_article_details_54581787]

证明CopyOnWriteArrayList是线程安全的

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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<Integer> list; public ReadThread(List<Integer> list) { this.list = list; } @Override public void run() { for (Integer ele : list) { System.out.println("ReadThread:"+ele); } } }

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WriteThread.java

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

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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<Integer> tempList = Arrays.asList(new Integer [] { 1,2}); CopyOnWriteArrayList<Integer> 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。

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CopyOnWriteArrayList如何做到线程安全的

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`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][SouthEast]

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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][SouthEast 1]

`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(); } }

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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。

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CopyOnWriteArrayList的使用场景

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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。

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CopyOnWriteArrayList透露的思想

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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

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参考的文章

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*  [JAVA中的COPYONWRITE容器][JAVA_COPYONWRITE]

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

[Sam]: https://me.csdn.net/linsongbin1
[Link 1]: https://so.csdn.net/so/search/s.do?q=%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E5%AE%89%E5%85%A8&t=blog
[JAVA]: https://blog.csdn.net/linsongbin1/article/category/6235667
[CC 4.0 by-sa]: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
[https_blog.csdn.net_linsongbin1_article_details_54581787]: https://blog.csdn.net/linsongbin1/article/details/54581787
[SouthEast]: /images/20230601/eb9615b6a6704424ac26fcf4a633c4ed.png
[SouthEast 1]: /images/20230601/8e793d75f29942649934e47f6ab78542.png
[JAVA_COPYONWRITE]: http://coolshell.cn/articles/11175.html