CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是juc中提供的并發(fā)安全的ArrayList，我們拆分一下類名"Copy""On""Write""ArrayList"秆吵，從字面意思我們推斷出调煎，這個(gè)是以在Write時(shí)進(jìn)行Copy數(shù)組元素的ArrayList；
它主要具有一下特性：
- 它是線程安全的铺遂；
- 允許元素為null衫哥；
- 支持隨機(jī)訪問、淺拷貝襟锐，可序列化撤逢；
- 迭代器使用快照方式，且在迭代期間數(shù)組不會(huì)改變，故不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)異常蚊荣；
- 可變操作（set初狰，add，remove妇押，clear跷究，replace，sort敲霍，sublist等等）的開銷很大俊马，因?yàn)橥ǔＰ枰獜?fù)制整個(gè)基礎(chǔ)數(shù)組；
- 所有的get方法只是獲取數(shù)組對(duì)應(yīng)下標(biāo)上的元素(無需加鎖控制)
CopyOnWriteArrayList使用了一種叫寫時(shí)復(fù)制的方法肩杈，當(dāng)有新元素添加到CopyOnWriteArrayList時(shí)柴我，先將原有數(shù)組的元素拷貝到新數(shù)組中，然后在新的數(shù)組中做寫操作扩然，寫完之后艘儒，再將原來的數(shù)組引用（volatile修飾的數(shù)組引用）指向新數(shù)組；
CopyOnWriteArrayList提供了弱一致性的迭代器夫偶，保證在獲取迭代器后界睁，其他線程對(duì)list的修改該不可見，迭代器遍歷時(shí)候的數(shù)組是獲取迭代器時(shí)候的一個(gè)快照兵拢；
CopyOnWriteArrayList是使用空間換時(shí)間的方式進(jìn)行工作翻斟，它主要適用于讀多些少，并且數(shù)據(jù)內(nèi)容變化比較少的場景(最好初始化時(shí)就進(jìn)行加載數(shù)據(jù)到CopyOnWriteArrayList中)说铃；
- add(E e)：添加元素
public boolean add(E e) {
/**
* 增加元素 e 到數(shù)組的末尾
* 操作步驟:
* 1. 獲取全局的 reentrantLock
* 2. 將原來的 array1 copy 到一個(gè) array.length + 1 的數(shù)組 array2 里面
* 3. 將 先添加的元素e添加到新數(shù)組 array2 的最后一個(gè)空間里面 (array2[array2.length - 1] = e)
* 4. 將 新數(shù)組 array2 賦值給 CopyOnWriteArrayList 中的 array
*/
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock(); // 1. 獲取 全局 lock
try{
Object[] elements = getArray(); // 2. 獲取原來的數(shù)組
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 3. 新建一個(gè) array2 將原來的數(shù)據(jù)賦值到這個(gè)新建的數(shù)組里面
newElements[len] = e; // 4. 將 e 賦值給 array2的最后一個(gè)空間里面
setArray(newElements); // 5. 將新數(shù)組 array2 賦值給 CopyOnWriteArrayList 中的 array
return true;
}finally {
lock.unlock(); // 6. 釋放鎖
}
}
- add(int index, E element)：添加元素到指定位置
public void add(int index, E element) {
/**
* 將元素 e 插入到數(shù)組 指定的索引下標(biāo) index 下
* 操作步驟:
* 1. 獲取全局的鎖
* 2. 獲取 CopyOnWriteArrayList 的 array, 及 array.length
* 3. 進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn) (index > len || index < 0) 則直接拋異常 -> 說明元素的插入只能在 0 - array.length 之間(包含兩個(gè)端點(diǎn))
* 4. 獲取插入點(diǎn) index 與 array.length 之間的步長, 進(jìn)行分類討論
* 1) 插入的數(shù)據(jù)正好在 原array數(shù)組的后一個(gè)節(jié)點(diǎn) (numMoved = len), 則直接新建一個(gè) array, 將原來的 array copy 過來
* 2) 插入的 index 滿足 0 <= index <= len - 1, 則新建一個(gè)數(shù)組, 原來 o -> index(index不包含) 拷貝來, index后面的數(shù)據(jù)拷貝到新數(shù)組的 index + 1 的空間
* 5. 將 e 設(shè)置到 新 array 的 index 位置
* 6. 將 新 array 設(shè)置到 CopyOnWriteArrayList 里面
*/
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock(); // 1. 獲取全局的鎖
try{
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
if(index > len || index < 0){
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size:" + len);
}
Object[] newElements;
int numMoved = len - index;
if(numMoved == 0){ // 走到這一步, 說明數(shù)據(jù)是插入到oldArray.length(這個(gè)值是指下標(biāo)) 位置上的元素
newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 直接拷貝原數(shù)組到一個(gè)新的 array 數(shù)組中, 這個(gè)數(shù)組的長度是 len + 1
}else{
newElements = new Object[len + 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); // 將原數(shù)組 index 前的數(shù)組都拷貝到新的數(shù)組里面
System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1, numMoved); // 將原數(shù)組 index 以后的元素都 copy到新的數(shù)組里面(包括index位置的元素)
}
newElements[index] = element; // 將 index 賦值 element
setArray(newElements); // 將 新的 array set到 CopyOnWriteArrayList 上
}finally {
lock.unlock();
}
}
- remove(int index)：刪除指定位置元素
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){ // 說明刪除的元素的位置在 len - 1 上, 直接拷貝原數(shù)組的前 len - 1 個(gè)元素
setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
}else{
Object[] newElements = new Object[len - 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); // 拷貝原數(shù)組 0 - index之間的元素 (index 不拷貝)
System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); // 拷貝原數(shù)組 index+1 到末尾之間的元素 (index＋1也進(jìn)行拷貝)
setArray(newElements);
}
}finally {
lock.unlock();
}
return null;
