大家在學習Java的過程中，或者工作中，始終都繞不開集合。在單線程環境下，ArrayList就可以滿足要求。多線程時，我們可以使用CopyOnWriteArrayList來保證數據安全。下面我們一起來看看CopyOnWriteArrayList類中的一些值得學習的方法。

CopyOnWriteArrayList是一個線程安全的ArrayList,對其進行的修改操作都是在底層的一個復制的數組（快照）上進行的，也就是使用了寫時復制策略實現的。

說明：代碼部分，均基于JDK1.8

寫時復制思想

CopyOnWrite, 簡稱COW，顧名思義，就是寫入的時候將當前集合復制一份副本出來，新寫入的值添加到副本集合里，再將原集合的引用指向新的副本集合。基于這個原理，就可以不加鎖實現并發讀，因為當前集合并不會添加元素，不會造成沖突。同樣的原理還應用在MySQL中創建快照的過程。

/** * 將指定的元素追加到此列表的末尾 * * @param e element to be appended to this list * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { // 聲明可重入鎖 final ReentrantLock lock = this.lock; // 加鎖 lock.lock(); try { // 獲取當前數組 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; // 復制當前數組到一個新數組中 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 添加元素 newElements[len] = e; // 改變引用 setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock(); } }二、刪除元素

ArrayList 遍歷過程中刪除的問題

大家在學習Java期間，一定都有過使用forEach遍歷ArrayList時刪除元素都會得到一個java.util.ConcurrentModificationException的錯誤。這是因為在ArrayList的remove()方法中，有一個參數modCount 專門用來記錄修改的次數，每刪除一次就modCount++。在forEach遍歷集合時，首先會記錄final int expectedModCount = modCount，若是遍歷過程中發現expectedModCount!=modCount，則會拋出錯誤。

下面來看看具體代碼

/** * 刪除元素 */ public E remove(int index) { // 檢查下標是否越界 rangeCheck(index); // 記錄修改次數 modCount++; // 待刪除的元素 E oldValue = elementData(index); // 待刪除元素下標之后的數組長度 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) // 刪除元素 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; } /** * forEach 方法 */ @Override public void forEach(Consumer<? super E> action) { Objects.requireNonNull(action); // 記錄modCount final int expectedModCount = modCount; @SuppressWarnings('unchecked') final E[] elementData = (E[]) this.elementData; final int size = this.size; // 遍歷時判斷modCount for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) { action.accept(elementData[i]); } // 不相同，拋出異常 if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } }

所以使用ArrayList時，如果你有遍歷刪除某個元素的場景，我們可以使用迭代器來刪除。

CopyOnWriteArrayList 的刪除

先來看看CopyOnWriteArrayList的remove()方法的源碼，整體邏輯與ArrayList的remove()方法一直，有區別的是沒有記錄修改次數，因為每次刪除都是重新獲取的當前數組。而forEach()方法在遍歷時也是獲取的當前數組，因此在使用forEach遍歷時刪除元素不會拋出異常。

/** * 刪除元素 */ public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; // 加鎖 lock.lock(); try { // 獲取當前數組 Object[] elements = getArray(); // 記錄數組的長度 int len = elements.length; // 記錄待刪除元素 E oldValue = get(elements, index); // 記錄待刪除元素后一個元素到尾節點的長度 int numMoved = len - index - 1; // 為0代表待刪除元素就在數組的末尾 if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { Object[] newElements = new Object[len - 1]; // 復制到新數組中 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); // 改變引用 setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } } /** * 遍歷方法 */ public void forEach(Consumer<? super E> action) { if (action == null) throw new NullPointerException(); // 獲取當前數組 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; for (int i = 0; i < len; ++i) { @SuppressWarnings('unchecked') E e = (E) elements[i]; action.accept(e); } }

值得注意的是，CopyOnWriteArrayList的迭代器實現里的remove()方法會直接拋出異常，因此在使用迭代器遍歷元素時，不能刪除元素。

使用場景

基于原理，不難分析出CopyOnWriteArrayList適用于讀多寫少的并發環境

需要注意的點

因為每次添加元素都需要復制一份副本，所以最好是使用批量添加，減少復制副本的次數

缺點

一、內存占用問題。 因為 CopyOnWrite 的寫時復制機制，所以在進行寫操作的時候，內存里會同時駐扎兩個對象的內存，這一點會占用額外的內存空間。

二、數據一致性問題。 由于 CopyOnWrite 容器的修改是先修改副本，所以這次修改對于其他線程來說，并不是實時能看到的，只有在修改完之后才能體現出來。如果你希望寫入的的數據馬上能被其他線程看到，CopyOnWrite 容器是不適用的。

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