Pre
Java - Java集合中的快速失败Fail Fast 机制
概述
ArrayList使用fail-fast机制自然是因为它增强了数据的安全性。
但在某些场景，我们可能想避免fail-fast机制抛出的异常，这时我们就要将ArrayList替换为使用fail-safe机制的CopyOnWriteArrayList.
采用安全失败机制的集合容器，在 Iterator 的实现上没有设计抛出 ConcurrentModificationException 的代码段，从而避免了fail-fast。
fail-safe的容器—CopyOnWriteArrayList
写时复制： 当我们往一个容器添加元素的时候，先将当前容器复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。
好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
add
public boolean add(E e) { // 可重入锁 final ReentrantLock lock = this.lock; // 获取锁 lock.lock(); try { // 元素数组 Object[] elements = getArray(); // 数组长度 int len = elements.length; // 复制数组 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 存放元素e newElements[len] = e; // 设置数组 setArray(newElements); return true; } finally { // 释放锁 lock.unlock(); } }
此函数用于将指定元素添加到此列表的尾部，处理流程如下
获取锁(保证多线程的安全访问)，获取当前的Object数组，获取Object数组的长度为length，进入步骤②。
根据Object数组复制一个长度为length+1的Object数组为newElements(此时，newElements[length]为null)，进入下一步骤。
将下标为length的数组元素newElements[length]设置为元素e，再设置当前Object[]为newElements，释放锁，返回。这样就完成了元素的添加。
remove函数
public E remove(int index) { // 可重入锁 final ReentrantLock lock = this.lock; // 获取锁 lock.lock(); try { // 获取数组 Object[] elements = getArray(); // 数组长度 int len = elements.length; // 获取旧值 E oldValue = get(elements, index); // 需要移动的元素个数 int numMoved = len - index - 1; if (numMoved == 0) // 移动个数为0 // 复制后设置数组 setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { // 移动个数不为0 // 新生数组 Object[] newElements = new Object[len - 1]; // 复制index索引之前的元素 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); // 复制index索引之后的元素 System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); // 设置索引 setArray(newElements); } // 返回旧值 return oldValue; } finally { // 释放锁 lock.unlock(); } }
①获取锁，获取数组elements，数组长度为length，获取索引的值elements[index]，计算需要移动的元素个数(length - index - 1),若个数为0，则表示移除的是数组的最后一个元素，复制elements数组，复制长度为length-1，然后设置数组，进入步骤③；否则，进入步骤②
② 先复制index索引前的元素，再复制index索引后的元素，然后设置数组。
③ 释放锁，返回旧值
例子
import java.util.Iterator; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; class PutThread extends Thread { private CopyOnWriteArrayList<Integer> cowal; public PutThread(CopyOnWriteArrayList<Integer> cowal) { this.cowal = cowal; } public void run() { try { for (int i = 100; i < 110; i++) { cowal.add(i); Thread.sleep(50); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } public class CopyOnWriteArrayListDemo { public static void main(String[] args) { CopyOnWriteArrayList<Integer> cowal = new CopyOnWriteArrayList<Integer>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { cowal.add(i); } PutThread p1 = new PutThread(cowal); p1.start(); Iterator<Integer> iterator = cowal.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.print(iterator.next() + " "); } System.out.println(); try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } iterator = cowal.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.print(iterator.next() + " "); } } }
有一个PutThread线程会每隔50ms就向CopyOnWriteArrayList中添加一个元素，并且两次使用了迭代器，迭代器输出的内容都是生成迭代器时，CopyOnWriteArrayList的Object数组的快照的内容，在迭代的过程中，往CopyOnWriteArrayList中添加元素也不会抛出异常。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 101 102 103
缺陷
由于写操作的时候，需要拷贝数组，会消耗内存，如果原数组的内容比较多的情况下，可能导致young gc或者full gc
不能用于实时读的场景，像拷贝数组、新增元素都需要时间，所以调用一个set操作后，读取到数据可能还是旧的,虽然CopyOnWriteArrayList 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求；
使用场景
合适读多写少的场景，不过这类慎用
谁也没法保证CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少数据，万一数据稍微有点多，每次add/set都要重新复制数组，这个代价实在太高 ，容易引起故障
