CopyOnWriteArrayList 笔记

Copy-On-Write简称COW

是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略.

从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。

CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

CopyOnWrite的缺点

CopyOnWrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。

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Full GC，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

这是一个ArrayList的线程安全的变体，其原理大概可以通俗的理解为:初始化的时候只有一个容器，很常一段时间，这个容器数据、数量等没有发生变化的时候，大家(多个线程)，都是读取(假设这段时间里只发生读取的操作)同一个容器中的数据，所以这样大家读到的数据都是唯一、一致、安全的，但是后来有人往里面增加了一个数据，这个时候CopyOnWriteArrayList 底层实现添加的原理是先copy出一个容器(可以简称副本)，再往新的容器里添加这个新的数据，最后把新的容器的引用地址赋值给了之前那个旧的的容器地址，但是在添加这个数据的期间，其他线程如果要去读取数据，仍然是读取到旧的容器里的数据。

Demo

class ListConcurrentTest{
private static final int THREAD_POOL_MAX_NUM = 10;

//直接使用ArrayList 报错, 多个线程不能同时修改同一个数组
//抛出异常: Exception in thread "pool-1-thread-5" java.util.ConcurrentModificationException
//private List<String> mList = new ArrayList<String>();

private List<String> mList = new CopyOnWriteArrayList<>();

public static void main(String args[]){
new ListConcurrentTest().Test();
}

private void Test(){
for(int i = 0 ; i <= THREAD_POOL_MAX_NUM ; i ++){
this.mList.add("...... Line "+(i+1)+" ......");
}

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_MAX_NUM);

for(int i = 0 ; i < THREAD_POOL_MAX_NUM ; i ++){
service.execute(new ListReader(this.mList));
service.execute(new ListWriter(this.mList,i));
}
service.shutdown();
}
private class ListReader implements Runnable{
private List<String> mList ;
public  ListReader(List<String> list) {
this.mList = list;
}
@Override
public void run() {
if(this.mList!=null){
for(String str : this.mList){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : ReadResult-- "+ str);
}
}
}
}
private class ListWriter implements Runnable{
private List<String> mList ;
private int mIndex;
public  ListWriter(List<String> list,int index) {
this.mList = list;
this.mIndex = index;
}
@Override
public void run() {
if(this.mList!=null){
this.mList.add("...... add "+mIndex*100 +" ......");
}
}
}
}