内容概要
CopyOnWriteArraySet类的优点在于能够实现无锁读取，确保高并发下的读取性能，同时，写操作通过复制底层数据来保证数据一致性，避免了多线程间的数据冲突，因此，它非常适合读多写少且对数据一致性要求较高的场景。
核心概念
假如，有一个在线购物平台，其中有一个功能是展示当前热门的商品，这个“热门商品”列表需要实时更新，因为用户的购买行为会不断改变商品的热门程度，同时，这个列表会被很多用户同时查看，因此它是一个读多写少的场景。
为了保证用户看到的热门商品列表总是最新的，每当有用户购买商品时，都需要更新这个列表，但是，由于更新操作可能会比较耗时（比如需要重新计算商品的热门度并排序），不希望这个更新过程阻塞用户查看列表的操作，此外，由于这个列表是实时更新的，也不能简单地锁定整个列表，因为这会导致用户看到的信息过时。
CopyOnWriteArraySet就非常适合解决这类场景的问题，可以将热门商品存储在一个CopyOnWriteArraySet中，每当有用户购买商品时，可以创建一个新的CopyOnWriteArraySet对象，将更新后的商品列表复制进去，然后再将这个新对象替换掉原来的对象，由于这个替换操作是原子的，所以用户要么看到的是更新前的列表，要么看到的是更新后的列表，不会出现中间状态。
即使有多个用户同时查看热门商品列表，他们也不会被更新操作阻塞，而且，由于每次更新都会创建一个新的对象，所以用户看到的总是最新的信息（至少是在他们查看的那一瞬间是最新的），这就是CopyOnWriteArraySet在处理读多写少、要求实时更新且不能阻塞读操作的场景中的典型应用。
如果写操作非常频繁，或者数据集非常大（因为每次更新都需要复制整个数据集），那么使用CopyOnWriteArraySet可能会带来性能问题。
CopyOnWriteArraySet的实现原理
CopyOnWriteArraySet类实现了Set接口，内部使用了一个CopyOnWriteArrayList来存储元素，当对集合进行修改（如add、remove等操作）时，它会先将底层数组复制一份，然后在新的数组上进行修改，修改完成后再将指向新数组的引用赋值给原数组，以此来保证集合的线程安全性，在这个过程中，读取操作不需要加锁，可以直接读取原数组中的数据，因此读取性能非常高。
由于写操作需要复制整个底层数组，所以CopyOnWriteArraySet在处理写操作时会有一定的性能开销，但是，在读多写少的场景下，这种开销是可以接受的，因为读取操作的高性能可以弥补写操作的性能损失。
代码案例
下面是一个简单的Java程序，演示了如何使用CopyOnWriteArraySet类，这段代码展示如何向集合中添加元素、检查元素是否存在以及遍历集合，同时，通过两个线程来模拟并发读写的情况，如下代码所示：
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
public class CopyOnWriteArraySetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个CopyOnWriteArraySet实例
CopyOnWriteArraySet<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
// 启动一个线程向集合中添加元素
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
set.add("Item" + i);
try {
// 模拟一些延迟，使得输出更为明显
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
// 启动另一个线程来读取和打印集合中的元素
new Thread(() -> {
while (set.size() < 10) {
// 打印当前集合中的所有元素
System.out.println("Current set contents: " + set);
try {
// 等待一段时间，以便观察集合的变化
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 最后打印完整的集合内容
System.out.println("Final set contents: " + set);
}).start();
}
}
在代码中，创建了一个CopyOnWriteArraySet实例，并通过两个线程来操作它，第一个线程向集合中添加10个元素，每次添加后都会稍微延迟一段时间，第二个线程则不断地读取并打印集合的当前内容，直到集合的大小达到10为止。
由于CopyOnWriteArraySet的写操作（如add）会创建底层数组的一个新副本，因此即使在添加元素的过程中，读取操作（如第二个线程中的打印操作）也不会被阻塞，并且总是能够看到集合在某个时间点的一致性快照。
核心API
CopyOnWriteArraySet 类实现了 Set 接口，提供了线程安全的集合操作，它是通过在每次修改时复制底层数组来实现线程安全的，因此它特别适合读多写少的场景。以下是 CopyOnWriteArraySet 类中一些主要方法的含义：
1、构造方法
CopyOnWriteArraySet()：创建一个空的集合。CopyOnWriteArraySet(Collection<? extends E> c)：创建一个包含指定集合中所有元素的集合。
2、查询操作
int size()：返回集合中元素的数量。boolean isEmpty()：如果集合为空，则返回true。boolean contains(Object o)：如果集合包含指定的元素，则返回true。Iterator<E> iterator()：返回集合中元素的迭代器。Object[] toArray()：返回一个包含集合中所有元素的数组。<T> T[] toArray(T[] a)：返回一个包含集合中所有元素的数组，且类型与指定的数组相同。
3、修改操作
boolean add(E e)：将指定的元素添加到集合中（如果尚未存在）。boolean remove(Object o)：从集合中移除指定的元素（如果存在）。boolean addAll(Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素添加到当前集合中。boolean removeAll(Collection<?> c)：从当前集合中移除指定集合中的所有元素（如果存在）。boolean retainAll(Collection<?> c)：仅保留当前集合中与指定集合中存在的元素。void clear()：移除集合中的所有元素。
4、集合视图操作（这些方法提供了不同视角的集合视图）
- 由于
CopyOnWriteArraySet是基于数组的，它并没有直接提供像List那样的顺序视图，但可以通过迭代器或数组来获取元素。
注意：由于 CopyOnWriteArraySet 的写操作（如 add, remove 等）是通过复制底层数组来实现的，因此在多线程环境下，这些操作可能相对较慢，但它不会阻塞读操作。
核心总结
CopyOnWriteArraySet 类是一个线程安全的集合，适用于读多写少的并发场景，它在读操作时无需加锁，性能高效，且能保证数据的一致性；因为写操作会复制底层数组，所以也不会阻塞读操作，提高了并发性能。但是它的写操作的开销较大，因为每次修改都需要复制整个数组，在高并发的写操作场景下，性能会受到影响，且会消耗更多内存，此外，CopyOnWriteArraySet 不支持一些 Set 接口的高级功能，如条件查询和批量操作。
技术方案选型上：在读多写少、数据大小适中且对一致性要求较高的场景中，推荐使用CopyOnWriteArraySet ；但在写操作频繁或数据量巨大的情况下，最好还是考虑其它的实现方案。
END!
END!
END!
往期回顾
精品文章
Java并发基础：ConcurrentSkipListMap全面解析
Java并发基础：ConcurrentSkipListSet全面解析！
Java并发基础：SynchronousQueue全面解析！
Java并发基础：ConcurrentLinkedQueue全面解析！
