什么是CopyOnwrite

本篇內(nèi)容介紹了“什么是CopyOnwrite”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

概念

CopyOnWrite 只是看字面意思就能看出來，就是在寫入時復(fù)制，說得輕巧，寫入時復(fù)制，具體是怎么實現(xiàn)的呢?

先來說說思想，具體怎么實現(xiàn)等下分析

CopyOnWrite  的思想就是：當(dāng)向一個容器中添加元素的時候，不是直接在當(dāng)前這個容器里面添加的，而是復(fù)制出來一個新的容器，在新的容器里面添加元素，添加完畢之后再將原容器的引用指向新的容器，這樣就實現(xiàn)了寫入時復(fù)制

你還記得在提到數(shù)據(jù)庫的時候，一般都會說主從復(fù)制，讀寫分離嗎?CopyOnWrite 的設(shè)計思想是不是和經(jīng)常說的主從復(fù)制，讀寫分離如出一撤?

優(yōu)缺點

了解概念之后，對它的優(yōu)缺點應(yīng)該就比較好理解了

優(yōu)點就是，讀和寫可以并行執(zhí)行，因為讀的是原來的容器，寫的是新的容器，它們之間互不影響，所以讀和寫是可以并行執(zhí)行的，在某些高并發(fā)場景下，可以提高程序的響應(yīng)時間

但是呢，你也看到了， CopyOnWrite  是在寫入的時候，復(fù)制了一個新的容器出來，所以要考慮它的內(nèi)存開銷問題，又回到了在學(xué)算法時一直強(qiáng)調(diào)的一個思想：拿空間換時間

需要注意一下，它只保證數(shù)據(jù)的最終一致性。因為在讀的時候，讀取的內(nèi)容是原容器里面的內(nèi)容，新添加的內(nèi)容是讀取不到的

基于它的優(yōu)缺點應(yīng)該就可以得出一個結(jié)論：CopyOnWrite 適用于寫操作非常少的場景，而且還能夠容忍讀寫的暫時不一致  如果你的應(yīng)用場景不適合，那還是考慮使用別的方法來實現(xiàn)吧

還有一點需要注意的是：在寫入時，它會復(fù)制一個新的容器，所以如果有寫入需求的話，最好可以批量寫入，因為每次寫入的時候，容器都會進(jìn)行復(fù)制，如果能夠減少寫入的次數(shù)，就可以減少容器的復(fù)制次數(shù)

在 JUC 包下，實現(xiàn) CopyOnWrite 思想的就是 CopyOnWriteArrayList & CopyOnWriteArraySet  這兩個方法，本篇文章側(cè)重于講清楚 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList

在 CopyOnWriteArrayList 中，需要注意的是 add 方法：

public boolean add(E e) {         final ReentrantLock lock = this.lock;         // 在寫入的時候,需要加鎖,如果不加鎖的話,在多線程場景下可能會被 copy 出 n 個副本出來         // 加鎖之后,就能保證在進(jìn)行寫時,只有一個線程在操作         lock.lock();         try {             Object[] elements = getArray();             int len = elements.length;             // 復(fù)制原來的數(shù)組             Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);             // 將要添加的元素添加到新數(shù)組中             newElements[len] = e;             // 將對原數(shù)組的引用指向新的數(shù)組             setArray(newElements);             return true;         } finally {             lock.unlock();         }     }

在寫的時候需要加鎖，但是在讀取的時候不需要添加

因為讀取的是原數(shù)組的元素，對新數(shù)組沒有什么影響，加了鎖反而會增加性能開銷

public E get(int index) {  return get(getArray(), index); }

舉個例子：

@Slf4j public class ArrayListExample {      // 請求總數(shù)     public static int clientTotal = 5000;      // 同時并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)     public static int threadTotal = 200;      private static List<Integer> list = new ArrayList<>();      public static void  main(String[] args) throws Exception{         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();         final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);         final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);         for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {             final int count = i;             executorService.execute(()->{                 try {                     semaphore.acquire();                     update(count);                     semaphore.release();                 } catch (Exception e) {                     log.error("exception",e);                 }                 countDownLatch.countDown();             });         }         countDownLatch.await();         executorService.shutdown();         log.info("size:{}",list.size());     }     private static void update(int i){         list.add(i);     } }

上面是客戶端請求 5000 次，有 200 個線程在同時請求，我使用的是 ArrayList 實現(xiàn)，咱們看下打印結(jié)果：

如果是線程安全的話，那么最后的結(jié)果應(yīng)該是 5000 才對，多運行幾次你會發(fā)現(xiàn)，每次程序的執(zhí)行結(jié)果都是不一樣的

如果是 CopyOnWriteArrayList 呢?

@Slf4j public class CopyOnWriteArrayListExample {      // 請求總數(shù)     public static int clientTotal = 5000;      // 同時并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)     public static int threadTotal = 200;      private static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();      public static void  main(String[] args) throws Exception{         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();         final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);         final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);         for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {             final int count = i;             executorService.execute(()->{                 try {                     semaphore.acquire();                     update(count);                     semaphore.release();                 } catch (Exception e) {                     log.error("excepiton",e);                 }                 countDownLatch.countDown();             });         }         countDownLatch.await();         executorService.shutdown();         log.info("size:{}",list.size());     }     private static void update(int i){         list.add(i);     } }

多運行幾次，結(jié)果都是一樣的：

由此可見， CopyOnWriteArrayList 是線程安全的

“什么是CopyOnwrite”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！