【集合】CopyOnWriteArrayList 源码分析

╰半橙微兮° 2023-03-12 07:23 44阅读 0赞

# 前言 #

Github：[https://github.com/yihonglei/jdk-source-code-reading][https_github.com_yihonglei_jdk-source-code-reading]（java-concurrent）

# 一 CopyOnWriteArrayList 概述 #

一句话概括，是一个线程安全的集合，用于读多写少，读写分离场景。

CopyOnWriteArrayList的增删改通过ReentrantLock加锁，保证线程安全，读取时无锁读取副本，保证读取效率。

下面结合源码分析为什么CopyOnWriteArrayList为什么适合于线程安全的读写分离场景。

最后与ArrayList和Vector进行简单的对比，这两个老哥有什么特性，为什么会诞生出CopyOnWriteArrayList。

# 二 CopyOnWriteArrayList 源码分析 #

这里分析add添加元素和get读取元素，修改和删除跟add机制差不多。

## 1、构造函数 ##

CopyOnWriteArrayList基于副本变量进行读取，副本就是一个数组，集合的底层是基于数组实现的，

构造器初始化副本变量。

副本变量定义是一个数组。

/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
        private transient volatile Object[] array;

构造器默认创建一个空数组，对副本变量进行初始化。

public CopyOnWriteArrayList() {
            setArray(new Object[0]);
        }

final void setArray(Object[] a) {
            array = a;
        }

##  2、add ##

基于锁机制，线程安全添加元素。

public boolean add(E e) {
        // 加锁
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            // 添加新元素，复制到副本
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

每次添加元素通过ReentrantLock加锁，保证添加时线程安全。

每次添加都会把副本复制成一个新的newElements，添加完后把新的集合重新赋值到副本变量。

## 3、get ##

基于副本无锁进行读取，不会存在线程安全问题，也不会影响add元素，因为都是基于副本操作的。

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

获取副本，传入到真正的get方法。

final Object[] getArray() {
       return array;
    }

基于副本获取元素。

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

从上面的add和get源码可以知道，我们在添加元素时必须通过加锁保证线程安全，加锁是耗时的，如果集合频繁的添加元素，

我们就需要频繁的加锁，这会导致集合添加性能非常慢，读取的时候完全是无锁操作的，读取非常快。

所以CopyOnWriteArrayList只能用于写少读多的场景，也就是我们常用的读写分离场景。