CopyOnWriteArrayList 内部实现：大白话解析
CopyOnWriteArrayList 就像 “多人协作时的文档快照” ，核心思想是 “写时复制” ，在修改数据时，先复制整个数组，修改副本，最后替换原数组。读操作无锁，写操作加锁，适合读多写少的场景（比如白板公告，大家常看但很少改）。
一、核心机制
-
读操作（如
get()） ：- 直接读原数组，不加锁，无阻塞，高性能。
- 即使其他线程在修改数据，读线程看到的仍是旧数组（类似读文档快照）。
-
写操作（如
add()、set()、remove()） ：- 加锁（
ReentrantLock），确保同一时间只有一个线程修改。 - 复制原数组，生成新数组（长度+1或-1）。
- 修改新数组，完成操作。
- 替换原数组引用，指向新数组。
- 解锁，其他线程后续读取新数组。
- 加锁（
示例：
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); // 复制数组
newElements[len] = e; // 修改副本
setArray(newElements); // 替换原数组
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
二、优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 读操作极快（无锁、无阻塞） | 写操作慢（复制数组开销大） |
| 线程安全（读无需同步） | 内存占用高（频繁复制数组） |
| 避免读写冲突（读写分离） | 数据弱一致性（读旧数据） |
三、适用场景
-
高频读、低频写：
- 如系统配置、黑白名单（配置偶尔更新，大量查询）。
-
事件监听器列表：
- 监听器注册后频繁触发事件（读），但注册/注销（写）较少。
-
缓存数据快照：
- 缓存更新不频繁，但需要快速读取。
四、注意事项
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迭代器弱一致性：
-
迭代器生成时持有旧数组的引用，遍历时看不到后续修改。
CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3)); Iterator<Integer> it = list.iterator(); list.add(4); while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + " "); // 输出：1 2 3（看不到新增的4） } -
-
避免频繁写操作：
- 若频繁修改（如每秒上千次），性能会急剧下降，建议改用
ConcurrentLinkedQueue或synchronizedList。
- 若频繁修改（如每秒上千次），性能会急剧下降，建议改用
-
内存敏感场景慎用：
- 大数组频繁复制可能导致内存压力或GC问题。
五、对比其他线程安全List
| 容器 | 锁机制 | 适用场景 |
|---|---|---|
synchronizedList | 全表锁 | 简单同步，读写均衡 |
CopyOnWriteArrayList | 写时复制（读写分离） | 读多写少，高频读操作 |
Vector | 全表锁（过时） | 遗留代码兼容 |
六、总结
CopyOnWriteArrayList 是读多写少的利器：
- 读操作无锁：直接访问数组，性能极高。
- 写操作安全：复制修改替换，隔离读写冲突。
- 代价：写性能差，内存占用高，数据弱一致。
口诀：
「写时复制真巧妙，读写分离性能高
读多写少最合适，内存开销要记牢
迭代器里旧数据，弱一致性别混淆！」
