[Java]重学Java-CopyOnWriteArrayLis

CopyOnWriteArrayList

在没有JUC前，线程安全的List我们可以用Collections.synchronizedList().现在多了一种选择，就是今天所说的CopyOnWriteArrayList.
CopyOnWriteArrayList采用的是写时复制策略，即真正需要更新列表的时候，会从原有的数组上进行一个复制，然后在这个复制出来的列表上做更新操作.

类图

从类图我们可以知道，CopyOnWriteArrayList有2个元素，lock是用来保证只有一个线程可以对当前对象进行修改的锁，array则存放了列表中的数据.

为什么CopyOnWriteArrayList能保证线程安全?

构造函数

• java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList#CopyOnWriteArrayList(java.util.Collection<? extends E>)

    /**
     * Creates a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param c the collection of initially held elements
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
        Object[] elements;
        if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
            elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
        else {
            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);
        }
        setArray(elements);
    }

将传入的集合转换成数组，然后赋值或者复制给array变量.这里从注释上我们可以知道，CopyOnWriteArrayList是保证有序的.

add

/**
 * Appends the specified element to the end of this list.
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return {@code true} (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();
    }
}

1.添加元素的时候,先获取独占锁，保证互斥性.
2.成功获取锁的线程，对代码块进行上锁，然后获取原来列表的元素数组，复制一份到元素大小为length+1的数组中，然后在尾部添加需要被add的元素.
3.释放锁
这里我们可以总结一下：copyOnWriteArrayList对于这种增删的操作，它是能保证线程安全的，其次，每次做增删，都需要对原数组进行复制操作赋值到新的数组上，这正是copy-on-wrtie的思想体现.

CopyOnWriteArrayList的弱一致性

在读操作的时候，如果数组正在进行复制行为，那么此时读到的是旧数组的数据，JDK只能保证数据的最终一致性，无法保证实时一致性，所以CopyOnWriteArrayList比较适合读多写少的场景。

具体可以看JDK的注释介绍：

Memory consistency effects: As with other concurrent collections, actions in a thread prior to placing an object into a CopyOnWriteArrayList happen-before actions subsequent to the access or removal of that element from the CopyOnWriteArrayList in another thread.

内存一致性影响：与其他并发集合一样，在将对象放入CopyOnWriteArrayList之前，线程中的操作发生在另一个线程中访问或从CopyOnWriteArray中删除该元素之后的操作之前。