【線程安全的List】CopyOnWriteArrayList的原理及使用

1、原理

• CopyOnWriteArrayList是一個線程安全的ArrayList

• 如果一段併發程序，讀操作明顯多於寫操作的話，那麼使用CopyOnWriteArrayList的性能會比Vector更高

• CopyOnWriteArrayList的實現原理就是讀寫分離，它對所有的寫操作都使用ReentrantLock來加鎖，對所有的讀操作都不加鎖，那它是怎麼保證線程安全性問題的呢？

• CopyOnWriteArrayList在寫操作的時候，都會將list中的數組copy一份作爲緩存，然後對該緩存中的數組進行操作（此時若有其他線程過來讀的話，那麼該線程讀的還是原先沒有被修改過的數組，若有其他線程過來寫的話，那麼該線程會因爲ReentrantLock的原因被鎖在外面。），操作完畢後再將list中的數組地址引用指向修改後的新數組地址。

• 由CopyOnWriteArrayList的原理我們可以看出，我們每次往list裏面寫數據的時候，數組都需要重新copy一份，所以CopyOnWriteArrayList不需要實現像ArrayList一樣的擴容機制，初始創建時讓list中的數組長度爲0，我們每次add元素的時候，只需要對新數組長度進行加1操作即可，所以CopyOnWriteArrayList實現起來相對還是比ArrayList簡單的。

  // 構造方法
  public CopyOnWriteArrayList() {
  setArray(new Object[0]);
  }
  
  // 添加一個元素
  public boolean add(E e) {
      
      // 加鎖
      final ReentrantLock lock = this.lock;
      lock.lock();
      try {
      
          // 創建一個新數組，長度+1
          Object[] elements = getArray();
          int len = elements.length;
          Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
          
          // 將元素添加到新數組的末端，並將新數組賦值給本對象中的array
          newElements[len] = e;
          setArray(newElements);
          return true;
      } finally {
          // 解鎖
          lock.unlock();
      }
  }
  
  // 獲取一個元素，沒加鎖
  public E get(int index) {
      return get(getArray(), index);
  }
  

• 所以我們可以看出，如果是讀操作十分頻繁的話，那麼多線程下使用CopyOnWriteArrayList的性能基本上跟ArrayList差不多了。但如果是寫操作十分頻繁的話，建議還是不要使用CopyOnWriteArrayList了，因爲它會造成數組的不斷擴容及複製，十分耗性能。這其實就跟我們數據庫讀寫分離的原理是一樣的，如果寫操作很多的話，那麼主從庫就會不斷的執行復制操作，消耗性能。但如果是讀操作多的話，由於該庫只用於讀，所以不會發生數據庫事務鎖，效率就會比一般的單庫查詢快很多。

2、使用

• CopyOnWriteArrayList的使用和ArrayList差不多，這裏沒什麼好說的