怎么使用CopyOnWriteArrayList

本篇內(nèi)容主要講解“怎么使用CopyOnWriteArrayList”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“怎么使用CopyOnWriteArrayList”吧!

一、Vector集合源碼簡(jiǎn)析

由于本文的重點(diǎn)不是Vector集合，因此只是簡(jiǎn)單的分析一下Vector的初始化方法和添加元素的方法。

Vector的底層實(shí)現(xiàn)和ArrayList一樣，都是由數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。

Vector的主要變量如下：

/**
 * 存放元素的數(shù)組
 */
protected Object[] elementData;
/**
 * 元素個(gè)數(shù)
 */
protected int elementCount;
/**
 * 擴(kuò)容自增容量大小
 */
protected int capacityIncrement;

1.1 Vector初始化

Vector的初始化提供了三個(gè)方法，除了可以指定初始容量的大小，還可以指定擴(kuò)容容量的大小。構(gòu)造器分別如下：

無參構(gòu)造器

public Vector() {
    this(10);
}

指定初始化容量的構(gòu)造器

public Vector(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0);
}

指定初始化容量和擴(kuò)容容量大小的構(gòu)造器

public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
    this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}

從上面的構(gòu)造器中可以看出，如果調(diào)用無參構(gòu)造器，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)初始化容量為10，擴(kuò)容容量為0的Vector集合。

1.2 如何擴(kuò)容

Vector的擴(kuò)容機(jī)制和ArrayList的很像，如果不清楚ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制，可以看看這篇文章。這里我們直接看Vector的擴(kuò)容方法grow。

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    // 初始化數(shù)組的長(zhǎng)度，默認(rèn)為10
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 是否指定擴(kuò)容容量，不指定擴(kuò)容為原來的2倍
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

通過上面的方法，我們可以看出，如果指定了擴(kuò)容容量的大小則擴(kuò)容的新數(shù)組大小為原來的數(shù)組加上擴(kuò)容容量的大小，如果不指定擴(kuò)容容量的大小則擴(kuò)容的新數(shù)組大小為原來數(shù)組大小的2倍。這樣擴(kuò)容為原來的2倍是很消耗空間的，這也是Vector被棄用的原因之一。

除此之外，看過源碼的同學(xué)可能發(fā)現(xiàn)了，Vector集合的所有操作元素的方法都加了synchronized關(guān)鍵字，這就導(dǎo)致了操作Vector的效率會(huì)非常低，在開發(fā)中，往往讀操作的使用頻率會(huì)遠(yuǎn)高于其他操作，而CopyOnWriteArrayList 就是這樣一種讀操作效率遠(yuǎn)高于寫操作效率的List，一起來看看。

二、CopyOnWriteArrayList源碼簡(jiǎn)析

CopyOnWriteArrayList 類圖：

2.1 CopyOnWrite思想

CopyOnWrite簡(jiǎn)稱COW，根據(jù)名字來看就是寫入時(shí)復(fù)制。意思就是大家共同去訪問一個(gè)資源，如果有人想要去修改這個(gè)資源的時(shí)候，就需要復(fù)制一個(gè)副本，去修改這個(gè)副本，而對(duì)于其他人來說訪問得資源還是原來的，不會(huì)發(fā)生變化。

2.2 初始化CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 底層是也是有數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。 本文我們只解讀添加元素和讀取元素的區(qū)別，刪除修改元素原理和添加元素差不多，操作時(shí)都需要進(jìn)行加鎖，而讀操作不會(huì)加鎖。

CopyOnWriteArrayList 主要有以下兩個(gè)變量：

// 獨(dú)占鎖
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

// 存放元素的數(shù)組
private transient volatile Object[] array;

我們仔細(xì)來分析一下上面兩個(gè)屬性，這兩個(gè)思想是 CopyOnWriteArrayList 的核心 。

• lock：ReentrantLock，獨(dú)占鎖，多線程運(yùn)行的情況下，只有一個(gè)線程會(huì)獲得這個(gè)鎖，只有釋放鎖后其他線程才能獲得。

• array：存放數(shù)據(jù)的數(shù)組，關(guān)鍵是被volatile修飾了，被volatile修飾，就保證了可見性，也就是一個(gè)線程修改后，其他線程立即可見。

最常用的初始化方式如下：

/**
  * Creates an empty list.
  */
public CopyOnWriteArrayList() {
    setArray(new Object[0]);
}

/**
  * Sets the array.
  */
final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

初始化只是創(chuàng)建了一個(gè)空的數(shù)組，并將array指向它。

2.3 添加元素

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 獲取原來的數(shù)組
        Object[] elements = getArray();
        // 原來數(shù)組的長(zhǎng)度
        int len = elements.length;
        // 創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度+1的新數(shù)組，并將原來數(shù)組的元素復(fù)制給新數(shù)組
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 元素放在新數(shù)組末尾
        newElements[len] = e;
        // array指向新數(shù)組
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

添加數(shù)組的步驟如下：

1. 獲得獨(dú)占鎖，將添加功能加鎖

2. 獲取原來的數(shù)組，并得到其長(zhǎng)度

3. 創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為原來數(shù)組長(zhǎng)度+1的數(shù)組，并拷貝原來的元素給新數(shù)組

4. 追加元素到新數(shù)組末尾

5. 指向新數(shù)組

6. 釋放鎖

這個(gè)過程是線程安全的，COW的核心思想就是每次修改的時(shí)候拷貝一個(gè)新的資源去修改，add()方法再拷貝新資源的時(shí)候?qū)?shù)組容量+1，這樣雖然每次添加元素都會(huì)浪費(fèi)一定的空間，但是數(shù)組的長(zhǎng)度正好是元素的長(zhǎng)度，也在一定程度上節(jié)省了擴(kuò)容的開銷。

2.4 獲取元素

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

final Object[] getArray() {
    return array;
}

private E get(Object[] a, int index) {
    return (E) a[index];
}

讀操作是天然安全的操作，而且數(shù)組本身會(huì)進(jìn)行檢查越界問題，因此獲取元素的方法很簡(jiǎn)單，只是根據(jù)索引獲取該元素。

public int size() {
    return getArray().length;
}

由于CopyOnWriteArrayList的底層數(shù)組長(zhǎng)度，本身就是元素大小，因此size()方法只要返回?cái)?shù)組長(zhǎng)度就可以了。

到此，相信大家對(duì)“怎么使用CopyOnWriteArrayList”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！