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CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是ArrayList 的一个线程安全的变体,其中所有可变操作(add、set等等)都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。
这一般需要很大的开销,但是当遍历操作的数量大大超过可变操作的数量时,这种方法可能比其他替代方法更有效。在不能或不想进行同步遍历,但又需要从并发线程中排除冲突时,它也很有用。“快照”风格的迭代器方法在创建迭代器时使用了对数组状态的引用。此数组在迭代器的生存期内不会更改,因此不可能发生冲突,并且迭代器保证不会抛出ConcurrentModificationException。创建迭代器以后,迭代器就不会反映列表的添加、移除或者更改。在迭代器上进行的元素更改操作(remove、set和add)不受支持。这些方法将抛出UnsupportedOperationException。允许使用所有元素,包括null。
内存一致性效果:当存在其他并发 collection 时,将对象放入CopyOnWriteArrayList之前的线程中的操作 happen-before 随后通过另一线程从CopyOnWriteArrayList中访问或移除该元素的操作。
这种情况一般在多线程操作时,一个线程对list进行修改。一个线程对list进行fore时会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
下面来看一个列子:两个线程一个线程fore一个线程修改list的值。
package com.lucky.concurrent.list;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class CopyOnWriteArrayListDemo { /** * 读线程 * @author wangjie * */ private static class ReadTask implements Runnable { List<String> list; publicReadTask(List<String> list){ this.list = list; } publicvoidrun(){ for (String str : list) { System.out.println(str); } } } /** * 写线程 * @author wangjie * */ private static class WriteTask implements Runnable { List<String> list; int index; publicWriteTask(List<String> list, int index){ this.list = list; this.index = index; } publicvoidrun(){ list.remove(index); list.add(index, "write_" + index); } } publicvoidrun(){ final int NUM = 10; List<String> list = new ArrayList<String>(); for (int i = 0; i < NUM; i++) { list.add("main_" + i); } ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM); for (int i = 0; i < NUM; i++) { executorService.execute(new ReadTask(list)); executorService.execute(new WriteTask(list, i)); } executorService.shutdown(); } publicstaticvoidmain(String[] args){ new CopyOnWriteArrayListDemo().run(); }}
运行结果:
从结果中可以看出来。在多线程情况下报错。其原因就是多线程操作结果:那这个种方案不行我们就换个方案。用jdk自带的类CopyOnWriteArrayList来做容器。这个类和ArrayList最大的区别就是add(E) 的时候。容器会自动copy一份出来然后再尾部add(E)。看源码:
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */ 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(); } }
用到了Arrays.copyOf 方法。这样导致每次操作的都不是同一个引用。也就不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
换了种方案看代码:
// List<String> list = new ArrayList<String>(); CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
也就把容器list换成了 CopyOnWriteArrayList,其他的没变。线程里面的list不用改。因为 CopyOnWriteArrayList实现的也是list<E> 接口。看结果:
其结果没报错。
CopyOnWriteArrayList add(E) 和remove(int index)都是对新的数组进行修改和新增。所以在多线程操作时不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
所以最后得出结论:CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里,比如缓存。发生修改时候做copy,新老版本分离,保证读的高性能,适用于以读为主的情况。
CopyOnWriteArrayList是ArrayList 的一个线程安全的变体,其中所有可变操作(add、set等等)都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。
这一般需要很大的开销,但是当遍历操作的数量大大超过可变操作的数量时,这种方法可能比其他替代方法更有效。在不能或不想进行同步遍历,但又需要从并发线程中排除冲突时,它也很有用。“快照”风格的迭代器方法在创建迭代器时使用了对数组状态的引用。此数组在迭代器的生存期内不会更改,因此不可能发生冲突,并且迭代器保证不会抛出ConcurrentModificationException。创建迭代器以后,迭代器就不会反映列表的添加、移除或者更改。在迭代器上进行的元素更改操作(remove、set和add)不受支持。这些方法将抛出UnsupportedOperationException。允许使用所有元素,包括null。
内存一致性效果:当存在其他并发 collection 时,将对象放入CopyOnWriteArrayList之前的线程中的操作 happen-before 随后通过另一线程从CopyOnWriteArrayList中访问或移除该元素的操作。
这种情况一般在多线程操作时,一个线程对list进行修改。一个线程对list进行fore时会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
下面来看一个列子:两个线程一个线程fore一个线程修改list的值。
package com.lucky.concurrent.list;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class CopyOnWriteArrayListDemo { /** * 读线程 * @author wangjie * */ private static class ReadTask implements Runnable { List<String> list; publicReadTask(List<String> list){ this.list = list; } publicvoidrun(){ for (String str : list) { System.out.println(str); } } } /** * 写线程 * @author wangjie * */ private static class WriteTask implements Runnable { List<String> list; int index; publicWriteTask(List<String> list, int index){ this.list = list; this.index = index; } publicvoidrun(){ list.remove(index); list.add(index, "write_" + index); } } publicvoidrun(){ final int NUM = 10; List<String> list = new ArrayList<String>(); for (int i = 0; i < NUM; i++) { list.add("main_" + i); } ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(NUM); for (int i = 0; i < NUM; i++) { executorService.execute(new ReadTask(list)); executorService.execute(new WriteTask(list, i)); } executorService.shutdown(); } publicstaticvoidmain(String[] args){ new CopyOnWriteArrayListDemo().run(); }}
运行结果:
从结果中可以看出来。在多线程情况下报错。其原因就是多线程操作结果:那这个种方案不行我们就换个方案。用jdk自带的类CopyOnWriteArrayList来做容器。这个类和ArrayList最大的区别就是add(E) 的时候。容器会自动copy一份出来然后再尾部add(E)。看源码:
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */ 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(); } }
用到了Arrays.copyOf 方法。这样导致每次操作的都不是同一个引用。也就不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
换了种方案看代码:
// List<String> list = new ArrayList<String>(); CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
也就把容器list换成了 CopyOnWriteArrayList,其他的没变。线程里面的list不用改。因为 CopyOnWriteArrayList实现的也是list<E> 接口。看结果:
其结果没报错。
CopyOnWriteArrayList add(E) 和remove(int index)都是对新的数组进行修改和新增。所以在多线程操作时不会出现java.util.ConcurrentModificationException错误。
所以最后得出结论:CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里,比如缓存。发生修改时候做copy,新老版本分离,保证读的高性能,适用于以读为主的情况。
CopyOnWriteArrayList