Java中的CopyOnWrite容器

Java中的CopyOnWrite容器

​ CopyOnWrite容器即写时复制容器（简称COW），通俗理解就是当修改容器元素时候不直接在当前容器修改，而且先将当前内容进行复制，然后在新的容器中修改，修改完成之后再将原容器的引用指向新容器，这样做的好处是可以对容器进行并发的读，而不用加锁，因为当前容器不会被修改，所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想。

​ JUC包（java.util.concurrent）中提供了两个实现 CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet ，从命名可以看出Set也是通过Array实现的。

​ 下面以 CopyOnWriteArrayList 为例看一下实现：

public class CopyOnWriteArrayList implements List<E>, RandomAccess {
  // 修改时需要加锁
  final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  // 内部通过数组实现
  private transient volatile Object[] array;
  
  // add方法
  // 1. 修改操作先加锁
  // 2. 从原来的数组Arrays.copyOf一份到新的数组
  // 3. 在新的数组中设置元素
  // 4. 设置array引用为新的数组
  public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
  
  // remove方法
  // 1. 修改先加锁
  // 2. 分两次把index前后的元素都拷贝到新的数组里
  // 3. 设置array引用为新的数组
  public E remove(int index) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            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];
                System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
                System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                                 numMoved);
                setArray(newElements);
            }
            return oldValue;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
  
  // get方法，无锁
  public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
}

下面是 CopyOnWriteArraySet ：

public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E> {
  // 内部使用CopyOnWriteArrayList实现
  private final CopyOnWriteArrayList<E> al;
  
  // add方法，实际调用CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法
  public boolean add(E e) {
        return al.addIfAbsent(e);
    }
}