面试官：CopyOnWrite容器有了解过吗？-51CTO.COM

CopyOnWrite容器

本节主要给大家讲一下CopyOnWrite容器。其实呢，它是程序设计中的一种优化策略，从字面意思讲是写入时复制的思想。

什么意思呢？就是计算机在执行并发调用的时候，比如需要对某个数据进行修改，它不会直接修改原数据，而是将原数据复制出来进行修改。

再理解CopyOnWrite容器就好理解了，意思也是一样的，讲当前容器中的数据复制出来，即副本容器，对其进行修改，达到读写分离的目的，最后再讲原容器的引用执行新的容器。

这么设计的好处很明显，读操作不需要频繁的加锁,JAVA也给我们提供了比较好用的类opyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet, 本节主要针对opyOnWriteArrayList进行讲解。

CopyOnWriteArrayList

好处与坏处

CopyOnWriteArrayList经常被用到读多写少的场景，由于它不需要锁等同步方案，在读的场景下性能比较好。

但是它也有缺点，因为它的实现需要拷贝一份数据，所以如果数据量特别大的情况下，内存压力会比较大，很容易引发FULL GC。另外，由于读写都是作用在新的容器上，在写操作时，读不会被阻塞，有时候会发生读到老数据。

如何去使用?

public class CopyOnWriteArrayList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {...}

它实现了List接口，所以使用上差不多。

public static void main(String[] args) {
      CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
      list.add(1);
      System.out.println(list.get(0));
}

很简单，没少要讲的，我们重点看下它的实现。

源码解析

我们先看下它的构造函数。

// 默认情况下
 public CopyOnWriteArrayList() {
        setArray(new Object[0]);
  }
// 允许指定集合
  public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
      Object[] elements;
      if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
          elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
      else {
          elements = c.toArray();
          if (c.getClass() != java.util.ArrayList.class)
              elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
      }
      setArray(elements);
  }
  // 包含给定的副本元素
  public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
      setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
  }

下面看下 add()方法。

public boolean add(E e) {
      // 获取锁
      final ReentrantLock lock = this.lock;
      lock.lock();
      try {
          // 获取数组
          Object[] elements = getArray();
          int len = elements.length;
          // 拷贝副本
          Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
          // 添加新元素到副本容器
          newElements[len] = e;
          // 讲原容器的引用执行新的容器
          setArray(newElements);
          return true;
      } finally {
          lock.unlock();
      }
  }

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

我们可以看到在写的过程中，是需要加锁的, 再看下 get()方法。

public E get(int index) {
      return get(getArray(), index);
}
private E get(Object[] a, int index) {
        return (E) a[index];
}

可以看出此过程并没有加锁，所以从源码看CopyOnWriteArrayList适合读多写少的场景。

结束语

有兴趣的同学可以继续研究一下它的源码，相对来讲不难.大家也可以举一反三，试着通过CopyOnWrite机制写一个CopyOnWriteMap，可以参考CopyOnWriteArrayList实现。