Java并發(fā)包之CopyOnWriteArrayList類的深入講解

更新時間：2020年12月21日 16:55:35 作者：ChaseFor

這篇文章主要給大家介紹了關于Java并發(fā)包之CopyOnWriteArrayList類的相關資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

前言

大家在學習Java的過程中，或者工作中，始終都繞不開集合。在單線程環(huán)境下，ArrayList就可以滿足要求。多線程時，我們可以使用CopyOnWriteArrayList來保證數據安全。下面我們一起來看看CopyOnWriteArrayList類中的一些值得學習的方法。

CopyOnWriteArrayList是一個線程安全的ArrayList,對其進行的修改操作都是在底層的一個復制的數組（快照）上進行的，也就是使用了寫時復制策略實現(xiàn)的。

說明：代碼部分，均基于JDK1.8

一、添加元素

寫時復制思想

CopyOnWrite, 簡稱COW，顧名思義，就是寫入的時候將當前集合復制一份副本出來，新寫入的值添加到副本集合里，再將原集合的引用指向新的副本集合。基于這個原理，就可以不加鎖實現(xiàn)并發(fā)讀，因為當前集合并不會添加元素，不會造成沖突。同樣的原理還應用在MySQL中創(chuàng)建快照的過程。

 /**
 * 將指定的元素追加到此列表的末尾
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
 */
 public boolean add(E e) {
 // 聲明可重入鎖
 final ReentrantLock lock = this.lock;
 // 加鎖
 lock.lock();
 try {
 // 獲取當前數組
  Object[] elements = getArray();
  int len = elements.length;
 // 復制當前數組到一個新數組中
  Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
 // 添加元素
  newElements[len] = e;
 // 改變引用
  setArray(newElements);
  return true;
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

二、刪除元素

ArrayList 遍歷過程中刪除的問題

大家在學習Java期間，一定都有過使用forEach遍歷ArrayList時刪除元素都會得到一個java.util.ConcurrentModificationException的錯誤。這是因為在ArrayList的remove()方法中，有一個參數modCount 專門用來記錄修改的次數，每刪除一次就modCount++。在forEach遍歷集合時，首先會記錄final int expectedModCount = modCount，若是遍歷過程中發(fā)現(xiàn)expectedModCount!=modCount，則會拋出錯誤。

下面來看看具體代碼

 /**
 * 刪除元素
 */
 public E remove(int index) {
 // 檢查下標是否越界
 rangeCheck(index);
 // 記錄修改次數
 modCount++;
 // 待刪除的元素
 E oldValue = elementData(index);
 // 待刪除元素下標之后的數組長度
 int numMoved = size - index - 1;
 if (numMoved > 0)
 // 刪除元素
  System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
    numMoved);
 elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

 return oldValue;
 }

 /**
 * forEach 方法
 */
 @Override
 public void forEach(Consumer<? super E> action) {
 Objects.requireNonNull(action);
 // 記錄modCount
 final int expectedModCount = modCount;
 @SuppressWarnings("unchecked")
 final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
 final int size = this.size;
 // 遍歷時判斷modCount
 for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
  action.accept(elementData[i]);
 }
 // 不相同，拋出異常
 if (modCount != expectedModCount) {
  throw new ConcurrentModificationException();
 }
 }

所以使用ArrayList時，如果你有遍歷刪除某個元素的場景，我們可以使用迭代器來刪除。

CopyOnWriteArrayList 的刪除

先來看看CopyOnWriteArrayList的remove()方法的源碼，整體邏輯與ArrayList的remove()方法一直，有區(qū)別的是沒有記錄修改次數，因為每次刪除都是重新獲取的當前數組。而forEach()方法在遍歷時也是獲取的當前數組，因此在使用forEach遍歷時刪除元素不會拋出異常。

 /**
 * 刪除元素
 */
 public E remove(int index) {
 final ReentrantLock lock = this.lock;
 // 加鎖
 lock.lock();
 try {
 // 獲取當前數組
  Object[] elements = getArray();
 // 記錄數組的長度
  int len = elements.length;
 // 記錄待刪除元素
  E oldValue = get(elements, index);
 // 記錄待刪除元素后一個元素到尾節(jié)點的長度
  int numMoved = len - index - 1;
 // 為0代表待刪除元素就在數組的末尾
  if (numMoved == 0)
  setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
  else {
  Object[] newElements = new Object[len - 1];
 // 復制到新數組中
  System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
  System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
     numMoved);
 // 改變引用
  setArray(newElements);
  }
  return oldValue;
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

 /**
 * 遍歷方法
 */
 public void forEach(Consumer<? super E> action) {
 if (action == null) throw new NullPointerException();
 // 獲取當前數組
 Object[] elements = getArray();
 int len = elements.length;
 for (int i = 0; i < len; ++i) {
  @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) elements[i];
  action.accept(e);
 }
 }

值得注意的是，CopyOnWriteArrayList的迭代器實現(xiàn)里的remove()方法會直接拋出異常，因此在使用迭代器遍歷元素時，不能刪除元素。