为什么会有 CopyOnWriteArrayList？
我们知道 ArrayList 和 LinkedList 实现的 List 都是非线程安全的，于是就有了 Vector，它是基于 ArrayList 的线程安全集合，但 Vector 无论是 add 方法还是 get 方法都加上了 synchronized 修饰，当多线程读写 List 必须排队执行，很显然这样效率比较是低下的，那有没有一种办法让效率提升，让当读 List 的时候线程是异步的，当写 List 是同步的呢？答案是 CopyOnWriteArrayList，他是读写分离的，好处是提高线程访问效率，下面我们对比下 CopyOnWriteArrayList 和 Vector 执行效率。
import java.util.Vector;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-18 15:28 * @description：安全list性能对比 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class SafeListTest {
private static Vector<String> safeList = new Vector<>(); //private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();
private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //初始化 safeList.add("叫练"); MySerive fishSerive = new MySerive(); long start = System.currentTimeMillis(); new Thread(()->{ fishSerive.read(); countDownLatch.countDown(); },"叫练读线程").start(); new Thread(()->{ fishSerive.write(); countDownLatch.countDown(); },"叫练写线程").start(); countDownLatch.await(); System.out.println("花费:"+(System.currentTimeMillis()-start)); }
private static class MySerive { //读 public void read() { for (int i=0 ;i<1000000; i++) { safeList.get(0); } }
//写 public void write() { for (int i=0 ;i<100000; i++) { safeList.add("叫练"); } } }}
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如上代码：当安全集合用 Vector 时，执行时长是 100 毫秒，当安全集合用 CopyOnWriteArrayList 时，执行时长是 5000 毫秒，神码？你不是说 CopyOnWriteArrayList 的效率要高么?但执行情况 CopyOnWriteArrayList 执行的时长竟然是 Vector 的 50 倍！通过翻看源码，我们发现当 CopyOnWriteArrayList 写元素时是通过备份数组的方式实现的，当多线程同步激烈，数据量较大时会不停的复制数组，内存浪费严重。这就是时过长的原因！但是我们还是认可读写分离思想！
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什么是弱一致性
import java.util.Iterator;import java.util.Vector;import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-18 16:40 * @description：CopyOnWriteArrayList弱一致性 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class WeekCopyOnWriteArrayListTest {
private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>(); //private static Vector<String> safeList = new Vector<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { safeList.add("叫"); safeList.add("练"); Iterator<String> iterator = safeList.iterator(); Thread thread = new Thread(()->{ //删除下标为0的元素 safeList.remove(0); }); thread.start(); //主线程等待thread执行完成; thread.join(); while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); } }
}
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如上代码：主线程等待 thread 子线程执行完毕，循环打印 safeList 元素，最终执行结果如下图所示
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你可能会有疑问，thread 不是已经删除“叫”吗？控制台不是应该只打印一个“练”字吗？为什么还会打出“叫练”两个字，原因是 main 线程在执行 Iterator<String> iterator = safeList.iterator();保存了元素快照，所以能看到这样的执行结果，当 thread 线程执行完毕后，此时 JVM 内存状态如下图所示！
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fail-safe 特性
提到 fail-safe，会先提到 fail-fast，字面上翻译快速失败，它是集合快速检测失败机制，防止集合不正确操作！一般情况下，如果线程通过 iterator 方式循环集合时，另外一个线程也修改了这个集合，我们测试下，如上述测试弱一致性的代码，将 private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();换成 private static Vector<String> safeList = new Vector<>();会发生什么情况呢？
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如上图，java.util.ConcurrentModificationException，集合并发修改错误，但换成 CopyOnWriteArrayList 执行正常，原因是 CopyOnWriteArrayList 删除数据时会有集合快照。
所以他是 fail-safe，而 Vector 是 fail-fast！
总结
总结下吧，我们用代码简述说明了 CopyOnWriteArrayList 的读写分离，弱一致性，fail-safe，fail-safe 等概念，并简述了实现原理。喜欢的请点赞加关注哦。我是叫练【公众号】，边叫边练。
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