CopyOnWriteArrayList的内部也是一个数组,但这个数组是以原子方式被整体更新的。每次修改操作,都会新建一个数组,复制原数组的内容到新数组,在新数组上进行需要的修改,然后以原子方式设置内部的数组引用,这就是写时拷贝。
private volatile transient Object[] array;
final Object[] getArray() { return array; }
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}
transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
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();
}
}
get和set方法没有加锁
每次修改都创建一个新数组,然后复制所有内容,这听上去是一个难以令人接受的方案,如果数组比较大,修改操作又比较频繁,可以想象,CopyOnWriteArrayList的性能是很低的。事实确实如此,CopyOnWriteArrayList不适用于数组很大,且修改频繁的场景。它是以优化读操作为目标的,读不需要同步,性能很高,但在优化读的同时就牺牲了写的性能。
之前我们介绍了保证线程安全的两种思路,一种是锁,使用synchronized或ReentrantLock,另外一种是循环CAS,写时拷贝体现了保证线程安全的另一种思路。对于绝大部分访问都是读,且有大量并发线程要求读,只有个别线程进行写,且只是偶尔写的场合,这种写时拷贝就是一种很好的解决方案。
写时拷贝是一种重要的思维,用于各种计算机程序中,比如经常用于操作系统内部的进程管理和内存管理。在进程管理中,子进程经常共享父进程的资源,只有在写时在复制。在内存管理中,当多个程序同时访问同一个文件时,操作系统在内存中可能只会加载一份,只有程序要写时才会拷贝,分配自己的内存,拷贝可能也不会全部拷贝,而只会拷贝写的位置所在的页,页是操作系统管理内存的一个单位,具体大小与系统有关,典型大小为4KB。
CopyOnWriteArraySet是基于CopyOnWriteArrayList实现的,与之HashSet/TreeSet相比,它的性能比较低,不适用于元素个数特别多的集合。如果元素个数比较多,可以考虑ConcurrentHashMap或ConcurrentSkipListSet.