您现在的位置是：首页 > 其他

当前栏目

java CopyOnWriteArrayList详解

容器对象线程迭代

2023-03-02 11:11:19 时间

Java并发包中的并发list只有CopyOnWriteArrayList。CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的ArrayList，对其进行的修改操作都是在底层的一个复制数组（快照）上进行的，也就是使用了写时复制策略。

写时复制(CopyOnWrite，简称COW)思想是计算机程序涉及领域中的一种优化策略。其核心思想是，如果多个调用者(Callers）同时要求相同的资源（如内存或者磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者视图修改资源内容时，系统才会真正复制一份专用的副本给调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然保持不变。这个过程对其他调用者都是透明的。

此做法主要的优点是如果调用者没有修改资源，就不会有副本被创建，因此多个调用者只是读取操作时可以共享同一份资源。

### CopyOnWriteArrayList的实现原理： ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpX3dfY2g_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

在CopyOnWriteArrayList的类图中，每个CopyOnWriteArrayList对象里面有一个array数组对象用来存放具体元素，ReentrantLock独占锁对象用来保证同时只有一个线程对array进行修改。

### 弱一致性的迭代器： ###

所谓弱一致性是指返回迭代器后，其他线程对list的增删改查对迭代器是不可见的

// 演示多线程下迭代器的弱一致性结果
    public class copylist {
        private static volatile CopyOnWriteArrayList<String> arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            arrayList.add("hello");
            arrayList.add("alibaba");
            arrayList.add("welcome");
            arrayList.add("to");
            arrayList.add("hengzhou");
    
            Thread threadOne = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    // 修改list中下标为1的元素为ali
                    arrayList.set(1, "ali");
                    // 删除元素
                    arrayList.remove(2);
                    arrayList.remove(3);
                }
            });
            // 保证在修改线程启动前获取迭代器
            Iterator<String> itr = arrayList.iterator();
            // 启动线程
            threadOne.start();
            // 等待子线程执行完毕
            threadOne.join();
            while(itr.hasNext()) {
                System.out.println(itr.next());
            }
        }
    }

**执行程序：**

hello
    alibaba
    welcome
    to
    hengzhou
    
    Process finished with exit code 0

*  从输出结果我们知道，在子线程里面进行的操作一个都没有生效，这就是迭代器弱一致性的体现。需要注意的是，获取迭代器的操作必须在子线程操作之前进行。

### 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中，如果在，则提示不能搜索。实**现代码如下：**

public class BlackListServiceImpl {
        // 初始化大小，避免扩容开销
        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 addBackList(Map<String, Boolean> ids) {
            blackListMap.putAll(ids);
        }
    }

*  使用CopyOnWriteMap需要注意两件事情：
 *  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
 *  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

### CopyOnWrite的缺点： ###

除了上面所提到的弱一致性问题，还存在一个内存占用的问题。

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）。

### 总结： ###

CopyOnWriteArrayList使用写时复制的策略来保证list的一致性，而获取-修改-写入三步操作并不是原子性的，所以在增删改的过程中都是用了独占锁，来保证某个时间只有一个线程能对list数组进行修改。另外CopyOnWriteArrayList提供了弱一致性的迭代器，从而保证在获取迭代器后，其他线程对List的修改是不可见的，迭代器遍历的数组是一个快照。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpX3dfY2g_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221119/69f0f96755d94227a1d3c0621901f0aa.png

猜你喜欢

最长无重复子串
写技术博客的一些心得分享
Java 多线程（七）：线程池
Java 多线程（五）：锁（三）
Java 多线程（四）：锁（二）
Java 多线程（三）：锁（一）
Java 多线程（二）：并发编程的三大特性
线性时间非比较类排序
Java 多线程（一）：基础
合并k个已排序的链表
HDFS 高可用分布式环境搭建
合并两个有序数组
连续子数组的最大和
HDFS 分布式环境搭建
容器盛水问题
大数加法
HDFS 伪分布式环境搭建
设计LRU缓存结构
两数之和
使用单调栈来解决的一些问题

zl程序教程

当前栏目

java CopyOnWriteArrayList详解

相关文章