`
student_lp
  • 浏览: 437068 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 北京
社区版块
存档分类
最新评论

java高并发编程:8--Copy-On-Write容器

阅读更多

    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。

一、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。

二、CopyOnWriteArrayList的实现原理

    在使用CopyOnWriteArrayList之前,我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。以下代码是向ArrayList里添加元素,可以发现在添加的时候是需要加锁的,否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。

public boolean add(T e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 复制出新数组
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 把新元素添加到新数组里
        newElements[len] = e;
        // 把原数组引用指向新数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

    读的时候不需要加锁,如果读的时候有多个线程正在向ArrayList添加数据,读还是会读到旧的数据,因为写的时候不会锁住旧的ArrayList。

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

    JDK中并没有提供CopyOnWriteMap,我们可以参考CopyOnWriteArrayList来实现一个,基本代码如下:

import java.util.Collection;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class CopyOnWriteMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable {
    private volatile Map<K, V> internalMap;

    public CopyOnWriteMap() {
        internalMap = new HashMap<K, V>();
    }

    public V put(K key, V value) {
        synchronized (this) {
            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);
            V val = newMap.put(key, value);
            internalMap = newMap;
            return val;
        }
    }

    public V get(Object key) {
        return internalMap.get(key);
    }

    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> newData) {
        synchronized (this) {
            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);
            newMap.putAll(newData);
            internalMap = newMap;
        }
    }
}

    实现很简单,只要了解了CopyOnWrite机制,我们可以实现各种CopyOnWrite容器,并且在不同的应用场景中使用。

三、CopyOnWrite的应用场景

    CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单,黑名单,商品类目的访问和更新场景,假如我们有一个搜索网站,用户在这个网站的搜索框中,输入关键字搜索内容,但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中,黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时,会检查当前关键字在不在黑名单当中,如果在,则提示不能搜索。实现代码如下:

package com.ifeve.book;

import java.util.Map;
import com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap;

/**
 * 黑名单服务
 */
public class BlackListServiceImpl {

    private static CopyOnWriteMap<String, Boolean> blackListMap = new CopyOnWriteMap<String, Boolean>(
            1000);

    public static boolean isBlackList(String id) {
        return blackListMap.get(id) == null ? false : true;
    }

    public static void addBlackList(String id) {
        blackListMap.put(id, Boolean.TRUE);
    }

    /**
     * 批量添加黑名单
     */
    public static void addBlackList(Map<String,Boolean> ids) {
        blackListMap.putAll(ids);
    }

}

    代码很简单,但是使用CopyOnWriteMap需要注意两件事情:

  1. 减少扩容开销。根据实际需要,初始化CopyOnWriteMap的大小,避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
  2. 使用批量添加。因为每次添加,容器每次都会进行复制,所以减少添加次数,可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。

四、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。

 

转子:http://ifeve.com/java-copy-on-write/

分享到:
评论

相关推荐

    Tomcat-PHP: script-api.jar,php-servlet.jar,php-script.jar,JavaBridge.jar

    4. `JavaBridge.jar`:JavaBridge,也称为Java-PHP Bridge,是Java和PHP之间通信的关键组件。它提供了一个Java接口,可以调用PHP函数,反之亦然,从而实现了Java和PHP之间的互操作性。 在Java环境中运行PHP项目,...

    [Mac]解决mac机器上没有ssh-copy-id的问题

    `ssh-copy-id`是SSH工具包的一部分,它简化了将公钥添加到远程服务器的授权钥匙链的过程,从而允许无密码登录。然而,有时在Mac上可能会遇到没有`ssh-copy-id`命令的问题。本文将深入探讨这个问题及其解决方案。 ...

    eclipse-temurin-alpine-jre-17

    eclipse-temurin官网下载的eclipse-temurin-alpine-jre-17

    java8源码-java-learning-copy:java-学习-复制

    :Java 基础巩固模块的 Java 源码 :多线程模块的 Java 源码 :容器类模块的 Java 源码 :IO 模块的 Java 源码 : JVM 模块的 Java 源码 : Java 8 模块的源码 博客文档 如果你只是单纯要阅读的话,建议移步 CSDN 或者 ...

    atom-copy-path:灵活复制文件路径!

    copy-path:copy-basename copy-path:copy-extension copy-path:copy-basename-wo-extension copy-path:copy-project-relative-path copy-path:copy-full-path copy-path:copy-base-dirname copy-path:copy-...

    php-myclabs-deep-copy-1.10.1-1.el7.remi.noarch.rpm

    php-myclabs-deep-copy-1.10.1-1.el7.remi.noarch.rpm

    CSS命名规范及网站常用中英文对照表.docx

    - container: 容器元素,通常用于布局 - content: 主内容区域 - search: 搜索框 - login: 登录表单 - shop: 购物或结账相关 - current: 当前选中或活动状态 四、网站常用中英文对照表 - 公司简介: Profile, Company...

    Copy-on-write, 写时复制

    在计算机编程和操作系统领域,Copy-on-Write(COW)是一种优化策略,主要用于内存管理、文件系统以及多线程环境中的数据共享。该机制的核心思想是:当多个进程或线程试图修改同一个数据时,只有在实际修改数据时才...

    ssh-copy-id 脚本

    问题:ssh-copy-id 命令无法使用,在linux服务器的ssh服务中没有有这个命令,可以在/usr/bin/的这文件夹中查看没有这个ssh-copy-id 命令。 问题分析:是由于ssh服务的问题,可以直接将ssh-copy-id 命令拷贝/usr/...

    JAVA-write-EXCEL.rar_copy excel java_java write_java读取_java读取Exc

    本主题主要关注如何使用Java来读取和写入Excel文件,特别是通过标题"JAVA-write-EXCEL.rar_copy excel java_java write_java读取_java读取Excel"所暗示的知识点。我们将探讨两个主要的API库:Apache POI和JExcelAPI...

    php-phpspec-prophecy-1.11.1-1.el7.remi.noarch.rpm

    php-phpspec-prophecy-1.11.1-1.el7.remi.noarch.rpm

    ssh协议依赖jar包:ganymed-ssh2-build

    SCP(Secure Copy Protocol)是一种基于SSH的安全文件传输协议。`SCPClient`类提供了在本地和远程主机之间复制文件的功能,类似于Unix/Linux的scp命令。它可以上传、下载文件,甚至可以递归地处理目录。开发者可以...

    利用tftp备份交换机的配置文件[参照].pdf

    3.输入目标文件名,可以是括弧中的名称,也可以另外命名:ad-cisco6509#copy startup-config tftp: 10.230.56.241 Destination filename [ad-cisco6509-confg]? aydc20090518 敲回车开始备份,服务器上的显示为:!!...

    java8源码-JavaGuide-copy:JavaGuide-copy

    java8 源码 如果 Github 访问速度比较慢或者图片无法刷新出来的话,可以转移到查看,或者。如果你要提交 issue 或者 pr 的话请到 提交。 JavaGuide 的Star数量虽然比较多,但是它的价值和含金量一定是不能和 Dubbo、...

    aliyun-oss-java-sdk-demo-mvn-3.10.2_阿里云OSS_

    阿里云对象存储服务(Object Storage Service,简称OSS),是阿里云提供的高可用、高可靠、低成本、大规模的云存储服务。它可以帮助企业和个人开发者轻松地存储和管理海量数据,适用于图片、视频、文档等各类文件的...

    16Edit 16进制编辑源代码 传奇人物yoda出品

    copy/paste/cut memory blocks - ... Usage: ------ See APIs.tXt. THX: ---- Chris Hobbs - for his back-buffering example on Icz's side KS - for some beta testing schieber - for letting me do tests on ...

    Cowloop: Copy-On-Write loop device-开源

    “Cowloop: Copy-On-Write loop device-开源”这一标题指出,Cowloop是一个基于Copy-On-Write(COW)技术的循环设备驱动程序,而且它是开源的。这意味着用户可以自由地查看、修改和分发其源代码,符合开源软件的定义...

    JAVA编程基础-04数组-zhouxl.pdf

    ### JAVA编程基础——数组 #### 第四章 数组 **目标:** 本章节旨在全面介绍与数组相关的基础知识。学习完成后,读者应能掌握以下技能: 1. **创建数组及初始化其中的数据** 2. **理解数组在内存中的表示方式** 3....

    EurekaLog_7.5.0.0_Enterprise

    8)....Fixed: Removed some unnecessary file system access on startup 9)....Fixed: Possible wrong font size in EurekaLog tools 10)..Fixed: Ignore timeouts from Shell_NotifyIcon 11)..Fixed: Possible ...

    安卓java读取网页源码-jcalaz-tip-copy:jcalaz-tip-copy

    安卓java读取网页源码 自写博客或笔记 数据结构 设计模式 LeetCode 面试题 博客和wiki收藏 代码实现 Android javaEE 前端 开源项目收集 JAVAEE 权限引擎 验证码 分布式框架 模板引擎 依赖注入 ORM 日志 搜索引擎 ...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics