[Java知识库]CopyOnWriteArrayList写时复制

写时复制的原理

所有的读，均直接从数组中获取数据。所有的写，通过先复制数组得到副本，修改副本，然后重新指向新数组的步骤。适用于“读多写少”的场景。

写时复制的缺点

CopyOnWriteArrayList每次执行写操作都会将原容器进行拷贝一份，数据量大的时候，内存会存在较大的压力，可能会引起频繁Full GC。

写和读分别作用在不同新老容器上，在写操作执行过程中，读不会阻塞，但读取到的却是老容器的数据。（不是最新的数据，相当于快照）

写时复制的实现

新增元素：

public boolean add(E e) {
    // 写加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 写时复制
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 新增元素
        newElements[len] = e;
        // 重新指向新的数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        // 解锁
        lock.unlock();
    }
}

删除元素：

public E remove(int index) {
        // 写加锁
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            // 原始长度
            int len = elements.length;
            // 读取旧值
            E oldValue = get(elements, index);
            int numMoved = len - index - 1;
            // 删除的是最后的元素
            if (numMoved == 0)
                // 如果要删除的是列表末端数据，拷贝前len-1个数据到新副本上，再切换引用
                setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
            else {
                // 否则，将要删除元素之外的其他元素拷贝到新副本中，并切换引用
                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 {
            // 解锁
            lock.unlock();
        }
    }

读：

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

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

由此可见，写时复制技术付出内存double的代价，换取读不加锁的高性能。

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