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)容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList”吧！

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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，并不是線程安全的。主要有以下兩個原因：

  • 1、 ArrayList 自身的 elementData、size、modCount 在進行操作的時候，都沒有加鎖；

  • 2、這些變量沒有被 volatile 修飾，在多線程的情況下，對這些變量操作可能會出現(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；

怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList

先來看看 SynchronizedLis，Collections 其實就是對 ArrayList 進行了一個加鎖包裝，這個從源碼中可以看出;

...部分源碼，完整源碼請查看 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);}
}

對于 Collections.SynchronizedList 比較簡單，就是鎖包裝了一下，就不多說了~

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

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

  • 底層數(shù)組被 volatile 關(guān)鍵字修飾；

  • 對數(shù)組進行數(shù)據(jù)變更時加鎖；

CopyOnWriteArrayList 的加鎖操作跟 Collections.SynchronizedList 簡單的加鎖還不一樣，CopyOnWriteArrayList 中的加鎖過程還是非常值得學習的。CopyOnWriteArrayList 的加鎖過程，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)合源碼來深入了解 CopyOnWriteArrayList 的并發(fā)實現(xiàn)，我們選擇 ArrayList 最簡單的將元素新增數(shù)組尾部的操作來分析實現(xiàn)過程，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 就是通過加鎖來說實現(xiàn)容器安全的，可能你會有疑問，為什么引入一個新數(shù)組，數(shù)組的拷貝還是消耗時間的，直接在原數(shù)組上操作不就好了嗎？。主要原因有以下兩點：

  • volatile 關(guān)鍵字修飾的是數(shù)組，如果我們簡單的在原來數(shù)組上修改其中某幾個元素的值，是無法觸發(fā)可見性的，我們必須通過修改數(shù)組的內(nèi)存地址才行，也就說要對數(shù)組進行重新賦值才行。

  • 在新的數(shù)組上進行拷貝，對老數(shù)組沒有任何影響，只有新數(shù)組完全拷貝完成之后，外部才能訪問到，降低了在賦值過程中，老數(shù)組數(shù)據(jù)變動的影響。比如經(jīng)典的 ConcurrentModificationException 異常問題。

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候，賦值給新數(shù)組時會出現(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);
       // 先計算出要移動的問題
       int numMoved = len - index - 1;
       // 根據(jù)移動的位置選擇策略
       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)過本文的學習后，相信大家對怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章，歡迎關(guān)注！

名稱欄目：怎么理解Java中JUC下的CopyOnWriteArrayList
新聞來源：http://bm7419.com/article18/gosigp.html

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