面試官：CopyOnWrite容器有了解過(guò)嗎？
CopyOnWrite容器
本節(jié)主要給大家講一下CopyOnWrite容器。其實(shí)呢，它是程序設(shè)計(jì)中的一種優(yōu)化策略，從字面意思講是寫入時(shí)復(fù)制的思想。
?什么意思呢？就是計(jì)算機(jī)在執(zhí)行并發(fā)調(diào)用的時(shí)候，比如需要對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，它不會(huì)直接修改原數(shù)據(jù)，而是將原數(shù)據(jù)復(fù)制出來(lái)進(jìn)行修改。
再理解CopyOnWrite容器就好理解了，意思也是一樣的，講當(dāng)前容器中的數(shù)據(jù)復(fù)制出來(lái)，即副本容器，對(duì)其進(jìn)行修改，達(dá)到讀寫分離的目的，最后再講原容器的引用執(zhí)行新的容器。
?這么設(shè)計(jì)的好處很明顯，讀操作不需要頻繁的加鎖,JAVA也給我們提供了比較好用的類opyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet, 本節(jié)主要針對(duì)opyOnWriteArrayList進(jìn)行講解。
CopyOnWriteArrayList
好處與壞處
?CopyOnWriteArrayList經(jīng)常被用到讀多寫少的場(chǎng)景，由于它不需要鎖等同步方案，在讀的場(chǎng)景下性能比較好。
但是它也有缺點(diǎn)，因?yàn)樗膶?shí)現(xiàn)需要拷貝一份數(shù)據(jù)，所以如果數(shù)據(jù)量特別大的情況下，內(nèi)存壓力會(huì)比較大，很容易引發(fā)FULL GC。另外，由于讀寫都是作用在新的容器上，在寫操作時(shí)，讀不會(huì)被阻塞，有時(shí)候會(huì)發(fā)生讀到老數(shù)據(jù)。
如何去使用?
public class CopyOnWriteArrayList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {...}
它實(shí)現(xiàn)了List接口，所以使用上差不多。
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add(1);
System.out.println(list.get(0));
}
很簡(jiǎn)單，沒(méi)少要講的，我們重點(diǎn)看下它的實(shí)現(xiàn)。
源碼解析
我們先看下它的構(gòu)造函數(shù)。
// 默認(rèn)情況下
public CopyOnWriteArrayList() {
setArray(new Object[0]);
}
// 允許指定集合
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements;
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {
elements = c.toArray();
if (c.getClass() != java.util.ArrayList.class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(elements);
}
// 包含給定的副本元素
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}
下面看下 add()方法。
public boolean add(E e) {
// 獲取鎖
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// 獲取數(shù)組
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 拷貝副本
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 添加新元素到副本容器
newElements[len] = e;
// 講原容器的引用執(zhí)行新的容器
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}
我們可以看到在寫的過(guò)程中，是需要加鎖的, 再看下 get()方法。
public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
}
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}
可以看出此過(guò)程并沒(méi)有加鎖，所以從源碼看CopyOnWriteArrayList適合讀多寫少的場(chǎng)景。
結(jié)束語(yǔ)
有興趣的同學(xué)可以繼續(xù)研究一下它的源碼，相對(duì)來(lái)講不難.大家也可以舉一反三，試著通過(guò)CopyOnWrite機(jī)制寫一個(gè)CopyOnWriteMap，可以參考CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)。
