04、CopyOnWriteArrayList
瞧,为了引出 CopyOnWriteArrayList,我花了多少心思。
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); for (String str : list) { if ("沉默王二".equals(str)) { list.remove(str); } } System.out.println(list);
把 ArrayList 换成 CopyOnWriteArrayList,程序就能够正常执行了,输出结果如下所示。
[沉默王三, 一个文章真特么有趣的程序员]
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之所以不抛出 ConcurrentModificationException 异常,是因为 CopyOnWriteArrayList 是 fail-safe 的,迭代器遍历的是原有的数组,remove 的时候 remove 的是复制后的新数组,然后再将新数组赋值给原有的数组。
不过,任何在获取迭代器之后对 CopyOnWriteArrayList 的修改将不会及时反映迭代器里。
CopyOnWriteArrayList<String> list1 = new CopyOnWriteArrayList<>(new String[] {"沉默王二", "沉默王三"}); Iterator itr = list1.iterator(); list1.add("沉默王四"); while(itr.hasNext()) { System.out.print(itr.next() + " "); }
沉默王四并不会出现在输出结果中。
沉默王二 沉默王三
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ArrayList 的迭代器 Itr 是支持 remove 的。
List<String> list = new ArrayList(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("一个文章真特么有趣的程序员"); Iterator var3 = list.iterator(); while (var3.hasNext()) { String str = (String) var3.next(); if ("沉默王二".equals(str)) { var3.remove(); } } System.out.println(list);
程序输出的结果如下所示:
[沉默王三, 一个文章真特么有趣的程序员]
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而 CopyOnWriteArrayList 的迭代器 COWIterator 是不支持 remove 的。
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
CopyOnWriteArrayList 实现了 List 接口,不过,它不在 java.util 包下,而在 java.util.concurrent 包下,算作是 ArrayList 的增强版,线程安全的。
顾名思义,CopyOnWriteArrayList 在进行写操作(add、set、remove)的时候会先进行拷贝,底层是通过数组复制来实现的。
Java 8 的时候,CopyOnWriteArrayList 的增删改操作方法使用的是 ReentrantLock(可重入锁,一个线程获得了锁之后仍然可以反复的加锁,不会出现自己阻塞自己的情况)。
public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); newElements[len] = e; setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock(); } }
Java 14 的时候,已经改成 synchronized 块了。
public boolean add(E e) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); int len = es.length; es = Arrays.copyOf(es, len + 1); es[len] = e; setArray(es); return true; } }
其中的 lock 是一个 Object 对象(注释上说和 ReentrantLock 有一点关系)。
/**
* The lock protecting all mutators. (We have a mild preference
* for builtin monitors over ReentrantLock when either will do.)
*/
final transient Object lock = new Object();
使用 ReentrantLock 性能更好,还是 synchronized 块性能更好,同学们可以试验一下。不过,从另外一些细节上看,Java 14 的写法比 Java 8 更简洁一些,其中就少了一个 newElements 变量的创建。
再来看 set() 方法:
public E set(int index, E element) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); E oldValue = elementAt(es, index); if (oldValue != element) { es = es.clone(); es[index] = element; } // Ensure volatile write semantics even when oldvalue == element setArray(es); return oldValue; } }
同样使用了 synchronized 块,并且调用了封装好的 clone() 方法进行了复制。
然后来看 remove() 方法:
public E remove(int index) { synchronized (lock) { Object[] es = getArray(); int len = es.length; E oldValue = elementAt(es, index); int numMoved = len - index - 1; Object[] newElements; if (numMoved == 0) newElements = Arrays.copyOf(es, len - 1); else { newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(es, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(es, index + 1, newElements, index, numMoved); } setArray(newElements); return oldValue; } }
synchronized 块是必须的,数组复制(System.arraycopy())也是必须的。
和 Vector 不同的是,CopyOnWriteArrayList 的 get()、size() 方法不再加锁。
public int size() {
return getArray().length;
}
public E get(int index) {
return elementAt(getArray(), index);
}
简单总结一下就是:第一,CopyOnWriteArrayList 在修改时,复制出一个新数组,修改的操作在新数组中完成,最后将新数组赋值给原有的数组引用。第二,CopyOnWriteArrayList 的写加锁,读不加锁。
CopyOnWriteArrayList 有很多优势,但数组复制是沉重的,如果写的操作比较多,而读的操作比较少,内存就会被占用得比较多;另外,CopyOnWriteArrayList 无法保证数据是实时同步的,因为读写操作是分离的,写的操作都建立在复制的新数组上,而读的是原有的数组。
05、最后
如果九年前,我就看到了这样一篇文章,一定就不会被老马刁难呢,保不准还能再拖延半个小时,让他多问二十个问题。但我想同学们一定是比我幸运的,至少现在看到了,不晚,对不对?