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本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Java極客技術(shù)」，作者鴨血粉絲 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系Java極客技術(shù)公眾號。  

概念

CopyOnWrite 只是看字面意思就能看出來，就是在寫入時復(fù)制，說得輕巧，寫入時復(fù)制，具體是怎么實現(xiàn)的呢?

先來說說思想，具體怎么實現(xiàn)等下分析

CopyOnWrite 的思想就是：當(dāng)向一個容器中添加元素的時候，不是直接在當(dāng)前這個容器里面添加的，而是復(fù)制出來一個新的容器，在新的容器里面添加元素，添加完畢之后再將原容器的引用指向新的容器，這樣就實現(xiàn)了寫入時復(fù)制

你還記得在提到數(shù)據(jù)庫的時候，一般都會說主從復(fù)制，讀寫分離嗎?CopyOnWrite 的設(shè)計思想是不是和經(jīng)常說的主從復(fù)制，讀寫分離如出一撤?

優(yōu)缺點

了解概念之后，對它的優(yōu)缺點應(yīng)該就比較好理解了

優(yōu)點就是，讀和寫可以并行執(zhí)行，因為讀的是原來的容器，寫的是新的容器，它們之間互不影響，所以讀和寫是可以并行執(zhí)行的，在某些高并發(fā)場景下，可以提高程序的響應(yīng)時間

但是呢，你也看到了， CopyOnWrite 是在寫入的時候，復(fù)制了一個新的容器出來，所以要考慮它的內(nèi)存開銷問題，又回到了在學(xué)算法時一直強調(diào)的一個思想：拿空間換時間

需要注意一下，它只保證數(shù)據(jù)的最終一致性。因為在讀的時候，讀取的內(nèi)容是原容器里面的內(nèi)容，新添加的內(nèi)容是讀取不到的

基于它的優(yōu)缺點應(yīng)該就可以得出一個結(jié)論：CopyOnWrite 適用于寫操作非常少的場景，而且還能夠容忍讀寫的暫時不一致 如果你的應(yīng)用場景不適合，那還是考慮使用別的方法來實現(xiàn)吧

還有一點需要注意的是：在寫入時，它會復(fù)制一個新的容器，所以如果有寫入需求的話，最好可以批量寫入，因為每次寫入的時候，容器都會進行復(fù)制，如果能夠減少寫入的次數(shù)，就可以減少容器的復(fù)制次數(shù)

在 JUC 包下，實現(xiàn) CopyOnWrite 思想的就是 CopyOnWriteArrayList & CopyOnWriteArraySet 這兩個方法，本篇文章側(cè)重于講清楚 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList

在 CopyOnWriteArrayList 中，需要注意的是 add 方法：

public boolean add(E e) { 
        final ReentrantLock lock = this.lock; 
        // 在寫入的時候,需要加鎖,如果不加鎖的話,在多線程場景下可能會被 copy 出 n 個副本出來 
        // 加鎖之后,就能保證在進行寫時,只有一個線程在操作 
        lock.lock(); 
        try { 
            Object[] elements = getArray(); 
            int len = elements.length; 
            // 復(fù)制原來的數(shù)組 
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); 
            // 將要添加的元素添加到新數(shù)組中 
            newElements[len] = e; 
            // 將對原數(shù)組的引用指向新的數(shù)組 
            setArray(newElements); 
            return true; 
        } finally { 
            lock.unlock(); 
        } 
    } 

在寫的時候需要加鎖，但是在讀取的時候不需要添加

因為讀取的是原數(shù)組的元素，對新數(shù)組沒有什么影響，加了鎖反而會增加性能開銷

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

舉個例子：

@Slf4j 
public class ArrayListExample { 
 
    // 請求總數(shù) 
    public static int clientTotal = 5000; 
 
    // 同時并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù) 
    public static int threadTotal = 200; 
 
    private static List<Integer> list = new ArrayList<>(); 
 
    public static void  main(String[] args) throws Exception{ 
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal); 
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal); 
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) { 
            final int count = i; 
            executorService.execute(()->{ 
                try { 
                    semaphore.acquire(); 
                    update(count); 
                    semaphore.release(); 
                } catch (Exception e) { 
                    log.error("exception",e); 
                } 
                countDownLatch.countDown(); 
            }); 
        } 
        countDownLatch.await(); 
        executorService.shutdown(); 
        log.info("size:{}",list.size()); 
    } 
    private static void update(int i){ 
        list.add(i); 
    } 
} 

上面是客戶端請求 5000 次，有 200 個線程在同時請求，我使用的是 ArrayList 實現(xiàn)，咱們看下打印結(jié)果：

如果是線程安全的話，那么最后的結(jié)果應(yīng)該是 5000 才對，多運行幾次你會發(fā)現(xiàn)，每次程序的執(zhí)行結(jié)果都是不一樣的

如果是 CopyOnWriteArrayList 呢?

@Slf4j 
public class CopyOnWriteArrayListExample { 
 
    // 請求總數(shù) 
    public static int clientTotal = 5000; 
 
    // 同時并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù) 
    public static int threadTotal = 200; 
 
    private static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); 
 
    public static void  main(String[] args) throws Exception{ 
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal); 
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal); 
        for (int i = 0; i < clientTotal; i++) { 
            final int count = i; 
            executorService.execute(()->{ 
                try { 
                    semaphore.acquire(); 
                    update(count); 
                    semaphore.release(); 
                } catch (Exception e) { 
                    log.error("excepiton",e); 
                } 
                countDownLatch.countDown(); 
            }); 
        } 
        countDownLatch.await(); 
        executorService.shutdown(); 
        log.info("size:{}",list.size()); 
    } 
    private static void update(int i){ 
        list.add(i); 
    } 
} 

多運行幾次，結(jié)果都是一樣的：

由此可見， CopyOnWriteArrayList 是線程安全的