使用场景和方法介绍：java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList

蔚落 2024-03-23 17:59 88阅读 0赞

## 使用场景和方法介绍：java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList ##

在Java的并发编程中，`CopyOnWriteArrayList`是一个线程安全的实现了`List`接口的类。它通过每次写操作（如增加、修改或删除元素）时创建并使用底层数组的副本来保证数据的一致性。这个类主要适用于读多写少的场景，其中读操作可以获得较高的性能，并且不会阻塞写操作。

### 适用场景 ###

*  **读多写少的情况**：当应用程序的读操作频率远高于写操作时，`CopyOnWriteArrayList`是一个很好的选择。因为每次修改操作都会创建一个底层数组的副本，从而避免了读取操作受到写入操作的干扰。
 *  **保证数据一致性**：`CopyOnWriteArrayList`适用于需要保证读取操作获取到最新数据的场景。由于每个线程都在自己的副本上进行操作，因此不存在读取过程中数据被其他线程修改的问题。

### 使用方法 ###

下面是一个具体案例，详细演示了`CopyOnWriteArrayList`的使用方法：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
    
    public class CopyOnWriteArrayListExample {
        
        private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
    
        public static void main(String[] args) {
        
            // 添加元素
            list.add("Apple");
            list.add("Banana");
            list.add("Orange");
    
            // 创建多个读线程
            Runnable reader = () -> {
        
                for (String item : list) {
        
                    System.out.println("Read: " + item);
                }
            };
    
            // 创建一个写线程
            Runnable writer = () -> {
        
                list.add("Mango");
                list.remove("Apple");
            };
    
            // 启动多个读线程和一个写线程
            Thread readerThread1 = new Thread(reader);
            Thread readerThread2 = new Thread(reader);
            Thread writerThread = new Thread(writer);
    
            readerThread1.start();
            readerThread2.start();
            writerThread.start();
    
            // 等待所有线程执行完毕
            try {
        
                readerThread1.join();
                readerThread2.join();
                writerThread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在上面的例子中，我们首先创建了一个`CopyOnWriteArrayList`对象，然后通过`add`方法向列表中添加了几个元素。之后，我们创建了两个读线程和一个写线程来展示`CopyOnWriteArrayList`的行为。

当运行上述代码时，会创建一个包含"Apple"、"Banana"和"Orange"的`CopyOnWriteArrayList`对象。然后，我们创建两个读线程和一个写线程来操作这个列表，并通过输出来观察其行为。

可以得到以下代码的运行结果：

Read: Apple
    Read: Banana
    Read: Orange
    Read: Apple
    Read: Banana
    Read: Orange
    Read: Mango
    Read: Banana
    Read: Orange

运行结果分析：

1.  两个读线程同时开始执行，并且都读取到了初始列表的内容：“Apple”、“Banana"和"Orange”。
2.  写线程开始执行，向列表中添加了"Mango"，并删除了"Apple"。
3.  两个读线程继续执行，其中一个读线程读取到了最新的列表内容：“Apple"被删除，新增了"Mango”。另一个读线程则读取到了原始列表的内容，因为它在写操作之前就开始执行了。

值得注意的是，`CopyOnWriteArrayList`适用于读多写少的场景，每次修改操作都会复制整个底层数组。所以在频繁进行写操作的情况下，性能可能会受到影响。但是在读取操作较多的情况下，每个读操作都可以在自己的副本上进行，并不会阻塞其他线程的读操作，从而提高了并发性能。

综上所述，`CopyOnWriteArrayList`提供了一种可以在多线程环境下安全访问的并发集合，适用于读多写少并且对数据一致性有要求的场景。

### 设计思路 ###

当我们使用`CopyOnWriteArrayList`时，每次写操作（添加、修改或删除元素）都会创建底层数组的新副本，并且不直接对原始数组进行修改。这个设计主要基于以下两个关键点：

1.  **线程安全性**：由于每个线程操作的是自己的副本，因此无需外部同步控制，`CopyOnWriteArrayList`是线程安全的。这样消除了并发读取可能导致的数据竞争问题。
2.  **读取性能**：由于读操作不修改副本，所以可以实现无锁读取。这意味着在读多写少的场景下，`CopyOnWriteArrayList`可以提供较好的性能。然而，由于每次写操作都需要复制整个数组，因此写入性能较差。

综上所述，`CopyOnWriteArrayList`适用于读多写少的场景，并且需要保证数据的一致性。其线程安全设计和读取性能优势使其成为一个实用的并发容器。