- CopyOnWriteArrayList，写数组的拷贝，支持高效率并发且是线程安全的,读操作无锁的ArrayList。所有可变操作都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现。
- CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里，比如缓存。它不存在扩容的概念，每次写操作都要复制一个副本，在副本的基础上修改后改变Array引用。CopyOnWriteArrayList中写操作需要大面积复制数组，所以性能肯定很差。
- 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。
- 内存占用问题。因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的FullGC，应用响应时间也随之变长。
针对内存占用问题，可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。- 数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。
CopyOnWriteArrayList的核心数据结构是一个数组，代码如下：
public class CopyOnWriteArrayList<E> implements List<E>, RandomAccess,Cloneable, java.io.Serializable {
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** 数组，只能通过 getArray/setArray 访问，加上transient不让其被序列化，加上volatile修饰来保证多线程下的其可见性和有序性 */
private transient volatile Object[] array;
}
构造函数
public CopyOnWriteArrayList() {
//默认创建一个大小为0的数组
setArray(new Object[0]);
}
//setArray只是换了一下引用地址
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}
final Object[] getArray() {return array;}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements;
//如果当前集合是CopyOnWriteArrayList的类型的话，直接赋值给它
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {
//否则调用toArra()将其转为数组
elements = c.toArray();
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
//设置数组
setArray(elements);
}
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
//将传进来的数组元素拷贝给当前数组
setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}
下面是CopyOnArrayList的几个“读”方法：
final Object[] getArray() {
return array;
}
//
public E get(int index) {
return elementAt(getArray(), index);
}
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
public int indexOf(Object o) {
Object[] es = getArray();
return indexOfRange(o, es, 0, es.length);
}
private static int indexOfRange(Object o, Object[] es, int from, int to) {
if (o == null) {
for (int i = from; i < to; i++)
if (es[i] == null)
return i;
} else {
for (int i = from; i < to; i++)
if (o.equals(es[i]))
return i;
}
return -1;
}
既然这些“读”方法都没有加锁，那么是如何保证“线程安全”呢？答案在“写”方法里面。
add
public class CopyOnWriteArrayList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
// 锁对象
final transient Object lock = new Object();
//数据加在数组后面
public boolean add(E e) {
//使用ReentrantLock上锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
//调用getArray()获取原来的数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
//复制老数组，得到一个长度+1的数组
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
//添加元素，在用setArray()函数替换原数组
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
//在指定索引处添加数据
public void add(int index, E element) {
synchronized (lock) { // 同步锁对象
Object[] es = getArray();
int len = es.length;
if (index > len || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBounds(index,len));
Object[] newElements;
//需要向后移动的元素
int numMoved = len - index;
if (numMoved == 0)
newElements = Arrays.copyOf(es, len + 1);
else {
newElements = new Object[len + 1];
//CopyOnWrite，写的时候，先拷贝一份之前的数组。
System.arraycopy(es, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(es, index, newElements, index + 1,numMoved);
}
newElements[index] = element;
// 把新数组赋值给老数组
setArray(newElements);
}
}
}
remove
public boolean remove(Object o) {
Object[] snapshot = getArray();
int index = indexOf(o, snapshot, 0, snapshot.length);
return (index < 0) ? false : remove(o, snapshot, index);
}
private boolean remove(Object o, Object[] snapshot, int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
//上锁
lock.lock();
try {
Object[] current = getArray();
int len = current.length;
if (snapshot != current) findIndex: {
int prefix = Math.min(index, len);
for (int i = 0; i < prefix; i++) {
if (current[i] != snapshot[i] && eq(o, current[i])) {
index = i;
break findIndex;
}
}
if (index >= len)
return false;
if (current[index] == o)
break findIndex;
index = indexOf(o, current, index, len);
if (index < 0)
return false;
}
//复制一个数组
Object[] newElements = new Object[len - 1];
System.arraycopy(current, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(current, index + 1,
newElements, index,
len - index - 1);
//替换原数组
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
CopyOnWriteArraySet 就是用 Array 实现的一个 Set，保证所有元素都不重复。其内部是封装的一个CopyOnWriteArrayList。
public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E> implements java.io.Serializable {
// 新封装的CopyOnWriteArrayList
private final CopyOnWriteArrayList<E> al;
public CopyOnWriteArraySet() {
al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}
public boolean add(E e) {
return al.addIfAbsent(e); // 不重复的加进去
}
}