COW机制以及相关类

• Vector和SynchronizedList

  • 咱们知道ArrayList是用于替代Vector的，Vector是线程安全的容器。由于它几乎在每一个方法声明处都加了synchronized关键字来使容器安全。
  • 若是使用Collections.synchronizedList(new ArrayList())来使ArrayList变成是线程安全的话，也是几乎都是每一个方法都加上synchronized关键字的，只不过它不是加在方法的声明处，而是方法的内部。

  • 多线程下for循环迭代Vector或者SynchronizedList，进行delete和get操做会发生数组下标错误的异常。

    • 在JDK5之后，Java推荐使用for-each(迭代器)来遍历咱们的集合，好处就是简洁、数组索引的边界值只计算一次。
  • 若是使用for-each(迭代器)来作上面的操做，会抛出ConcurrentModificationException异常。

  • 若是想要完美解决上面所讲的问题，咱们能够在遍历前加锁：

    • 遍历一下容器都要我加上锁，这这这不是要慢死了吗。的确是挺慢的。由于加锁粒度太大。

• CopyOnWriteArrayList是同步List的替代品，CopyOnWriteArraySet是同步Set的替代品。

  • Hashtable、Vector加锁的粒度大(直接在方法声明处使用synchronized)
  • ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList加锁粒度小(用各类的方式来实现线程安全，好比咱们知道的ConcurrentHashMap用了cas锁、volatile等方式来实现线程安全..)
  • JUC下的线程安全容器在遍历的时候不会抛出ConcurrentModificationException异常

  • 因此通常来讲，咱们都会使用JUC包下给咱们提供的线程安全容器，而不是使用老一代的线程安全容器。

• CopyOnWriteArrayList实现原理

  • CopyOnWriteArrayList是线程安全容器(相对于ArrayList)，底层经过复制数组的方式来实现。
  • CopyOnWriteArrayList在遍历的使用不会抛出ConcurrentModificationException异常，而且遍历的时候就不用额外加锁
  • 元素能够为null

  /** 可重入锁对象 */
      final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
      /** CopyOnWriteArrayList底层由数组实现，volatile修饰 */
      private transient volatile Object[] array;
  
      final Object[] getArray() {
          return array;
      }
      final void setArray(Object[] a) {
          array = a;
      }
      // 初始化CopyOnWriteArrayList至关于初始化数组
      public CopyOnWriteArrayList() {
          setArray(new Object[0]);
      }

  • CopyOnWriteArrayList底层就是数组，加锁就交由ReentrantLock来完成。

    • 经过代码咱们能够知道：在add()，set()，remove() 的时候就上锁，并复制一个新数组，增长操做在新数组上完成，将array指向到新数组中，最后解锁。
    • 在修改时，复制出一个新数组，修改的操做在新数组中完成，最后将新数组交由array变量指向。
    • 写加锁，读不加锁

• CopyOnWriteArrayList缺点

  • 内存占用：若是CopyOnWriteArrayList常常要增删改里面的数据，常常要执行add()、set()、remove()的话，那是比较耗费内存的。

    • 由于咱们知道每次add()、set()、remove()这些增删改操做都要复制一个数组出来。

  • 数据一致性：CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。

    • 从上面的例子也能够看出来，好比线程A在迭代CopyOnWriteArrayList容器的数据。线程B在线程A迭代的间隙中将CopyOnWriteArrayList部分的数据修改了(已经调用setArray()了)。可是线程A迭代出来的是原有的数据。