CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是ArrayList 的一个线程安全的变体，其中所有可变操作（add、set等等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。

     这一般需要很大的开销，但是当遍历操作的数量大大超过可变操作的数量时，这种方法可能比其他替代方法更 有效。在不能或不想进行同步遍历，但又需要从并发线程中排除冲突时，它也很有用。“快照”风格的迭代器方法在创建迭代器时使用了对数组状态的引用。此数组 在迭代器的生存期内不会更改，因此不可能发生冲突，并且迭代器保证不会抛出ConcurrentModificationException。创建迭代器 以后，迭代器就不会反映列表的添加、移除或者更改。在迭代器上进行的元素更改操作（remove、set和add）不受支持。这些方法将抛出 UnsupportedOperationException。允许使用所有元素，包括null。

 

    内存一致性效果：当存在其他并发 collection 时，将对象放入CopyOnWriteArrayList之前的线程中的操作 happen-before 随后通过另一线程从CopyOnWriteArrayList中访问或移除该元素的操作。 

 

   这种情况一般在多线程操作时，一个线程对list进行修改。一个线程对list进行fore时会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。

 

   下面来看一个列子：两个线程一个线程fore一个线程修改list的值。

 

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package com.lucky.concurrent.list;   import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;   public class CopyOnWriteArrayListDemo {     /**      * 读线程      * @author wangjie      *      */     private static class ReadTask implements Runnable {         List<String> list;           public ReadTask(List<String> list) {             this.list = list;         }           public void run() {             for (String str : list) {                 System.out.println(str);             }         }     }     /**      * 写线程      * @author wangjie      *      */     private static class WriteTask implements Runnable {         List<String> list;         int index;           public WriteTask(List<String> list, int index) {             this.list = list;             this.index = index;         }           public void run() {             list.remove(index);             list.add(index, "write_" + index);         }     }       public void run() {         final int NUM = 10;         List<String> list = new ArrayList<String>();         for (int i = 0; i < NUM; i++) {             list.add("main_" + i);         }         ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM);         for (int i = 0; i < NUM; i++) {             executorService.execute(new ReadTask(list));             executorService.execute(new WriteTask(list, i));         }         executorService.shutdown();     }       public static void main(String[] args) {         new CopyOnWriteArrayListDemo().run();     } }

运行结果：

 

 

从结果中可以看出来。在多线程情况 下报错。其原因就是多线程操作结果：那这个种方案不行我们就换个方案。用jdk自带的类CopyOnWriteArrayList来做容器。这个类和 ArrayList最大的区别就是add(E) 的时候。容器会自动copy一份出来然后再尾部add(E)。看源码：

 

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/**     * Appends the specified element to the end of this list.     *     * @param e element to be appended to this list     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})     */    public boolean add(E e) {    final ReentrantLock lock = this.lock;    lock.lock();    try {        Object[] elements = getArray();        int len = elements.length;        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);        newElements[len] = e;        setArray(newElements);        return true;    } finally {        lock.unlock();    }    }

 

用到了Arrays.copyOf 方法。这样导致每次操作的都不是同一个引用。也就不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
换了种方案看代码：

 

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1 2	//      List<String> list = new ArrayList<String>();         CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

也就把容器list换成了 CopyOnWriteArrayList，其他的没变。线程里面的list不用改。因为 CopyOnWriteArrayList实现的也是list<E> 接口。看结果：
其结果没报错。
CopyOnWriteArrayList add(E) 和remove(int index)都是对新的数组进行修改和新增。所以在多线程操作时不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
所以最后得出结论：CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里，比如缓存。发生修改时候做copy，新老版本分离，保证读的高性能，适用于以读为主的情况。