怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList

這篇文章主要講解了“怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList”吧！

ArrayList 是我們常用的工具類之一，但是在多線程的情況下，ArrayList 作為共享變量時(shí)，并不是線程安全的。主要有以下兩個(gè)原因：

• 1、 ArrayList 自身的 elementData、size、modCount 在進(jìn)行操作的時(shí)候，都沒(méi)有加鎖；

• 2、這些變量沒(méi)有被 volatile 修飾，在多線程的情況下，對(duì)這些變量操作可能會(huì)出現(xiàn)值被覆蓋的情況；

如果我們想在多線程情況下使用 ArrayList 怎么辦？有以下幾種辦法：

• 使用 Collections.SynchronizedList ；

• 使用 JUC 下的 CopyOnWriteArrayList；

先來(lái)看看 SynchronizedLis，Collections 其實(shí)就是對(duì) ArrayList 進(jìn)行了一個(gè)加鎖包裝，這個(gè)從源碼中可以看出;

...部分源碼，完整源碼請(qǐng)查看 JDK 源碼...
public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}

對(duì)于 Collections.SynchronizedList 比較簡(jiǎn)單，就是鎖包裝了一下，就不多說(shuō)了~

CopyOnWriteArrayList 也是 JUC 下面的一個(gè)并發(fā)容器類。不知道你發(fā)現(xiàn)沒(méi)有，但凡你常用的集合類，在 JUC 下基本上都可以找到一個(gè)并發(fā)類，比如 hashMap 有對(duì)應(yīng)的 ConcurrentHashMap。

CopyOnWriteArrayList 跟 ArrayList 在整體架構(gòu)上并沒(méi)有什么區(qū)別，底層都是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。不同的地方大概有兩點(diǎn)：

• 底層數(shù)組被 volatile 關(guān)鍵字修飾；

• 對(duì)數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)變更時(shí)加鎖；

CopyOnWriteArrayList 的加鎖操作跟 Collections.SynchronizedList 簡(jiǎn)單的加鎖還不一樣，CopyOnWriteArrayList 中的加鎖過(guò)程還是非常值得學(xué)習(xí)的。CopyOnWriteArrayList 的加鎖過(guò)程，大概可以概括為以下四步：

• 1、加鎖；

• 2、從原數(shù)組中拷貝出新數(shù)組；

• 3、在新數(shù)組上進(jìn)行操作，并把新數(shù)組賦值給數(shù)組容器；

• 4、解鎖；

結(jié)合源碼來(lái)深入了解 CopyOnWriteArrayList 的并發(fā)實(shí)現(xiàn)，我們選擇 ArrayList 最簡(jiǎn)單的將元素新增數(shù)組尾部的操作來(lái)分析實(shí)現(xiàn)過(guò)程，源碼如下：

/**
 * Appends the specified element to the end of this list.
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
 */
public boolean add(E e) {
	// 獲取鎖，注意這是全局鎖
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 加鎖操作
    lock.lock();
    try {
	    // 獲取數(shù)組
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 將數(shù)組內(nèi)容拷貝到新數(shù)組中
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 對(duì)新數(shù)組操作
        newElements[len] = e;
        // 變更底層數(shù)組的引用
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
	    // 解鎖
        lock.unlock();
    }
}

CopyOnWriteArrayList 就是通過(guò)加鎖來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)容器安全的，可能你會(huì)有疑問(wèn)，為什么引入一個(gè)新數(shù)組，數(shù)組的拷貝還是消耗時(shí)間的，直接在原數(shù)組上操作不就好了嗎？。主要原因有以下兩點(diǎn)：

• volatile 關(guān)鍵字修飾的是數(shù)組，如果我們簡(jiǎn)單的在原來(lái)數(shù)組上修改其中某幾個(gè)元素的值，是無(wú)法觸發(fā)可見(jiàn)性的，我們必須通過(guò)修改數(shù)組的內(nèi)存地址才行，也就說(shuō)要對(duì)數(shù)組進(jìn)行重新賦值才行。

• 在新的數(shù)組上進(jìn)行拷貝，對(duì)老數(shù)組沒(méi)有任何影響，只有新數(shù)組完全拷貝完成之后，外部才能訪問(wèn)到，降低了在賦值過(guò)程中，老數(shù)組數(shù)據(jù)變動(dòng)的影響。比如經(jīng)典的 ConcurrentModificationException 異常問(wèn)題。

其他的新增方法就自己去查看源碼了，相差不多，基本上是一樣的。對(duì)數(shù)組的刪除跟新增都是差不多，不同的地方是在刪除了時(shí)候，賦值給新數(shù)組時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的選擇策略。我把源碼貼上：

public E remove(int index) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 加鎖
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        E oldValue = get(elements, index);
        // 先計(jì)算出要移動(dòng)的問(wèn)題
        int numMoved = len - index - 1;
        // 根據(jù)移動(dòng)的位置選擇策略
        if (numMoved == 0)
            setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
        else {
            Object[] newElements = new Object[len - 1];
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                             numMoved);
            setArray(newElements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
       //解鎖
        lock.unlock();
    }
}

感謝各位的閱讀，以上就是“怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！