CopyOnWriteArrayList是Java併發包中提供的一個併發容器，它是個線程安全且讀操作無鎖的ArrayList，寫操作則通過創建底層數組的新副本來實現，是一種讀寫分離的併發策略，我們也可以稱這種容器為"寫時複製器"，Java併發包中類似的容器還有CopyOnWriteSet。本文會對C ...
CopyOnWriteArrayList是Java併發包中提供的一個併發容器，它是個線程安全且讀操作無鎖的ArrayList，寫操作則通過創建底層數組的新副本來實現，是一種讀寫分離的併發策略，我們也可以稱這種容器為"寫時複製器"，Java併發包中類似的容器還有CopyOnWriteSet。本文會對CopyOnWriteArrayList的實現原理及源碼進行分析。
實現原理
我們都知道，集合框架中的ArrayList是非線程安全的，Vector雖是線程安全的，但由於簡單粗暴的鎖同步機制，性能較差。而CopyOnWriteArrayList則提供了另一種不同的併發處理策略（當然是針對特定的併發場景）。
很多時候，我們的系統應對的都是讀多寫少的併發場景。CopyOnWriteArrayList容器允許併發讀，讀操作是無鎖的，性能較高。至於寫操作，比如向容器中添加一個元素，則首先將當前容器複製一份，然後在新副本上執行寫操作，結束之後再將原容器的引用指向新容器。
優缺點分析
瞭解了CopyOnWriteArrayList的實現原理，分析它的優缺點及使用場景就很容易了。
優點：
讀操作性能很高，因為無需任何同步措施，比較適用於讀多寫少的併發場景。Java的list在遍歷時，若中途有別的線程對list容器進行修改，則會拋出ConcurrentModificationException異常。而CopyOnWriteArrayList由於其"讀寫分離"的思想，遍歷和修改操作分別作用在不同的list容器，所以在使用迭代器進行遍歷時候，也就不會拋出ConcurrentModificationException異常了
缺點：
缺點也很明顯，一是記憶體占用問題，畢竟每次執行寫操作都要將原容器拷貝一份，數據量大時，對記憶體壓力較大，可能會引起頻繁GC；二是無法保證實時性，Vector對於讀寫操作均加鎖同步，可以保證讀和寫的強一致性。而CopyOnWriteArrayList由於其實現策略的原因，寫和讀分別作用在新老不同容器上，在寫操作執行過程中，讀不會阻塞但讀取到的卻是老容器的數據。
源碼分析
基本原理瞭解了，CopyOnWriteArrayList的代碼實現看起來就很容易理解了。
public boolean add(E e) { //ReentrantLock加鎖，保證線程安全 final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; //拷貝原容器，長度為原容器長度加一 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //在新副本上執行添加操作 newElements[len] = e; //將原容器引用指向新副本 setArray(newElements); return true; } finally { //解鎖 lock.unlock(); } }
添加的邏輯很簡單，先將原容器copy一份，然後在新副本上執行寫操作，之後再切換引用。當然此過程是要加鎖的。
刪除操作
public E remove(int index) {
//加鎖
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
E oldValue = get(elements, index);
int numMoved = len - index - 1;
if (numMoved == 0)
//如果要刪除的是列表末端數據，拷貝前len-1個數據到新副本上，再切換引用
setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
else {
//否則，將除要刪除元素之外的其他元素拷貝到新副本中，並切換引用
Object[] newElements = new Object[len - 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
numMoved);
setArray(newElements);
}
return oldValue;
} finally {
//解鎖
lock.unlock();
}
}
刪除操作同理，將除要刪除元素之外的其他元素拷貝到新副本中，然後切換引用，將原容器引用指向新副本。同屬寫操作，需要加鎖。
我們再來看看讀操作，CopyOnWriteArrayList的讀操作是不用加鎖的，性能很高。
public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
}
直接讀取即可，無需加鎖
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}
總結
本文對CopyOnWriteArrayList的實現原理和源碼進行了分析，並對CopyOnWriteArrayList的優缺點也進行了分析（Java併發包中還提供了CopyOnWriteSet，原理類似）。其實所謂併發容器的優缺點，無非是取決於我們在面對特定併發場景時，是否能做出相對合理的選擇和應用。也希望本文能幫助到有需要的童鞋，共勉。
