简述

ArrayList不是一个线程安全的类，在我们开发中要让List线程安全可能会用到Vector，而Vector是直接在方法上用synchronized关键字实现线程同步的的，性能有比较大的问题，并发包中提供了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的数组（快照）上进行的，也就是使用了写时复制策略。性能会更好。

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

    //独占锁，后面发生对list的操作都要用到
    final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    //存放具体的元素
    private transient volatile Object[] array;

    //...

}

lock和array是CopyOnWriteArrayList中两个比较重要的属性。

CopyOnWriteArrayList涉及修改的方法

CopyOnWriteArrayList中涉及到修改的方法都是要先拷贝一个数组，在拷贝数组上进行操作，之后再用拷贝的数组替换原本的数组。

// 用于修改数组中的元素
public E set(int index, E element) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 拿到独占锁
    lock.lock();
    try {
        // 拿到存放元素的数组
        Object[] elements = getArray();
        // 元素的旧值
        E oldValue = get(elements, index);
        // 元素不相等
        if (oldValue != element) {
            int len = elements.length;
            // 拷贝一个新数组
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
            // 把新数组中的对应的值进行更新
            newElements[index] = element;
            // 用新数组替换旧的数组
            setArray(newElements);
        } else {
            //要更新的值如果和旧值是一样的，其实我们可以不用进行操作，这里还是重新设置了一下Array，是为了保证volatile语义
            setArray(elements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        // 释放锁
        lock.unlock();
    }
}
// 在数组中添加元素
public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 拿到独占锁
    lock.lock();
    try {
        // 拿到存放元素的数组
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 拷贝出一个比元素组长度多1的新数组
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 新数组中插入元素
        newElements[len] = e;
        // 用新数组替换旧的数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        // 释放锁
        lock.unlock();
    }
}
// 数组中删除元素
public E remove(int index) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 拿到独占锁
    lock.lock();
    try {
        // 拿到存放元素的数组
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        E oldValue = get(elements, index);
        int numMoved = len - index - 1;
        if (numMoved == 0)
            setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
        else {
            Object[] newElements = new Object[len - 1];
            // 要删除元素两边的其他元素合并
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                             numMoved);
            // 用新数组替换旧的数组
            setArray(newElements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        // 释放锁
        lock.unlock();
    }
}

每一个涉及到变动数组的操作都要先获取锁，这样是为了保证同一个时刻只有一个线程在修改数组。而每一次更新的错都是操作拷贝的数组，这样原本在就数组上进行的查询、迭代就可以不受影响，这就是写时复制。

获得元素

// 获取元素的入口
public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

// 获得集体元素
private E get(Object[] a, int index) {
    return (E) a[index];
}

//获得存放元素的数组
final Object[] getArray() {
    return array;
}

通过代码可以看到获取元素时分成两个步骤的：