• CopyOnWriteArrayList源码分析


    简介

    线程安全的List,使用Java锁和数组副本实现并发的控制。字面上意思 写时拷贝:当往集合写数据时拷贝一个新的副本进行写,过后替换原来的数组,这个过程为同步操作。总体就是:同步写,并发读,读写分离。

    类图

    在这里插入图片描述
    继承体系与ArrayList大致相同

    属性

        /** 控制并发的锁 */
        final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        /** 仅通过getArray / setArray访问数组 */
        private transient volatile Object[] array;
        
        final Object[] getArray() {
            return array;
        }
        final void setArray(Object[] a) {
            array = a;
        }
    

    构造方法

    // 够着一个空数组
    public CopyOnWriteArrayList() {
        setArray(new Object[0]);
    }
    // 从一个集合初始化
    public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
        Object[] elements;
        if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
            elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
        else {
            elements = c.toArray();
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elements.getClass() != Object[].class)
                elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
        }
        setArray(elements);
    }
    // 从一个数组初始化
    public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
        setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
    }
    

    写 add、set

    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            Object[] elements = getArray(); // 获取现在的数组
            int len = elements.length;
            // 拷贝一个比原来长度+1的副本
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e; // 新数组最后一位设置为新数据
            setArray(newElements); // 替换旧数组
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    public E set(int index, E element) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            E oldValue = get(elements, index);
    
    		// 判断修改位置数据是否和现在相同
    		// 不相同拷贝副本替换数据
    		// 相同将原来的数组放回去(只是为了保证写的语义)
            if (oldValue != element) {
                int len = elements.length;
                Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
                newElements[index] = element;
                setArray(newElements);
            } else {
                setArray(elements);
            }
            return oldValue;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    

    读 get

    // 不加锁 直接读
    private E get(Object[] a, int index) {
        return(E) a[index];
    }
    
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
    

    遍历

    static final class COWIterator<E> implements ListIterator<E> {
        /** 数组快照 */
        private final Object[] snapshot;
        /** 下一个遍历的元素索引  */
        private int cursor;
    
        private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
            cursor = initialCursor;
            snapshot = elements;
        }
    
        public boolean hasNext() {
            return cursor < snapshot.length;
        }
    
        public boolean hasPrevious() {
            return cursor > 0;
        }
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            if (! hasNext())
                throw new NoSuchElementException();
            return (E) snapshot[cursor++];
        }
    
        public E previous() {
            if (! hasPrevious())
                throw new NoSuchElementException();
            return (E) snapshot[--cursor];
        }
    
        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }
    
        public int previousIndex() {
            return cursor-1;
        }
    
        /**
         * 遍历时只允许读,不支持修改
         */
        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public void set(E e) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public void add(E e) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            Object[] elements = snapshot;
            final int size = elements.length;
            for (int i = cursor; i < size; i++) {
                E e = (E) elements[i];
                action.accept(e);
            }
            cursor = size;
        }
    }
    

    总结

    核心思想,写时复制,读写分离,适合读远多于写的场景
    写时复制:写的时候拷贝一个新的副本,性能不高
    读写分离:读可以并发读,写时需要同步

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