CopyOnWriteArrayList源码解析——JDK1.8
来源:互联网 发布:python财经数据接口包 编辑:程序博客网 时间:2024/06/11 00:04
参考:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498483.html
1、CopyOnWriteArrayList介绍
它相当于线程安全的*ArrayList。和ArrayList一样,它是个可变数组*;但是和ArrayList不同的时,它具有以下特性:
它最适合于具有以下特征的应用程序:List 大小通常保持很小,只读操作远多于可变操作,需要在遍历期间防止线程间的冲突。
它是线程安全的。
因为通常需要复制整个基础数组,所以可变操作(add()、set() 和 remove() 等等)的开销很大。
迭代器支持hasNext(), next()等不可变操作,但不支持可变 remove()等操作。
使用迭代器进行遍历的速度很快,并且不会与其他线程发生冲突。在构造迭代器时,迭代器依赖于不变的数组快照。
CopyOnWriteArrayList使用了一种叫写时复制的方法,当有新元素添加到CopyOnWriteArrayList时,先将原有数组的元素拷贝到新数组中,然后在新的数组中做写操作,写完之后,再将原来的数组引用(volatile 修饰的数组引用)指向新数组。CopyOnWriteArrayList的整个add操作都是在锁的保护下进行的。
2、要点
CopyOnWriteArrayList实现了List接口,因此它是一个队列。
CopyOnWriteArrayList包含了成员lock。每一个CopyOnWriteArrayList都和一个互斥锁lock绑定,通过lock,实现了对CopyOnWriteArrayList的互斥访问。
CopyOnWriteArrayList包含了成员array数组,这说明CopyOnWriteArrayList本质上通过数组实现的。
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private transient volatile Object[] array;
下面从“动态数组”和“线程安全”两个方面进一步对CopyOnWriteArrayList的原理进行说明。
CopyOnWriteArrayList的“动态数组”机制:
- 它内部有个“volatile数组”(array)来保持数据。在“添加(add)/修改(set)/删除(remove)”数据时,都会新建一个数组,并将原数组中的元素拷贝到新数组中,然后在新数组中更新,最后再将“volatile数组”引用指向新数组。这就是它叫做CopyOnWriteArrayList的原因!CopyOnWriteArrayList就是通过这种方式实现的动态数组;不过正由于它在“添加/修改/删除”数据时,都会新建数组,所以涉及到修改数据的操作,CopyOnWriteArrayList效率很低;但是单单只是进行遍历查找的话,效率比较高。
CopyOnWriteArrayList的“线程安全”机制:
- 是通过 volatile 和 互斥锁 来实现的。
- CopyOnWriteArrayList是通过“volatile数组”来保存数据的。一个线程读取volatile数组时,总能看到其它线程对该volatile数组最后的写入;就这样,通过volatile提供了“读取到的数据总是最新的”这个机制的保证。
- CopyOnWriteArrayList通过互斥锁来保护数据。在“添加/修改/删除”数据时,会先“获取互斥锁”,再修改完毕之后,先将“volatile数组”引用指向新数组,然后再“释放互斥锁”;这样,就达到了保护数据的目的。
3、创建,添加,删除,获取,遍历
3.1 创建
CopyOnWriteArrayList共3个构造函数。
//创建空的CopyOnWriteArrayList对象 public CopyOnWriteArrayList() { setArray(new Object[0]); } //创建含有指定Collection的元素的CopyOnWriteArrayList public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) { Object[] elements; if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class) elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray(); else { elements = c.toArray(); // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elements.getClass() != Object[].class) elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class); } setArray(elements); } //创建含有指定数组的元素的CopyOnWriteArrayList public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) { setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class)); }
final void setArray(Object[] a) { array = a; }
3.2 添加
以add(E e)为例,来对“CopyOnWriteArrayList的添加操作”进行说明。
//添加元素 public boolean add(E e) { //获取该对象的锁 final ReentrantLock lock = this.lock; // 获取“锁”,每次只有一个线程可进入临界区 lock.lock(); try { // 获取原始”volatile数组“中的数据和数据长度。 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; // 新建一个数组newElements,并将原始数据拷贝到newElements中; // newElements数组的长度=“原始数组的长度”+1 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 将“新增加的元素”保存到newElements中。 newElements[len] = e; // 将”volatile数组“引用指向newElements数组,这样旧数组就被GC回收了 setArray(newElements); return true; } finally { // 释放“锁” lock.unlock(); } }
3.3 删除
以remove(int index)为例,来对“CopyOnWriteArrayList的删除操作”进行说明。
//删除索引index处的元素 public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = l.lock; //获得“锁” lock.lock(); try { //检测是否“数组越界” rangeCheck(index); checkForComodification(); //删除元素 E result = l.remove(index+offset); expectedArray = l.getArray(); size--; return result; } finally { //释放“锁” lock.unlock(); } }
private void rangeCheck(int index) { if (index < 0 || index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+",Size: "+size); }
private void checkForComodification() { if (l.getArray() != expectedArray) throw new ConcurrentModificationException(); }
//删除元素的真正实现 public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; //获得“锁” lock.lock(); try { // 获取原始”volatile数组“中的数据和数据长度。 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; //// 获取elements数组中的第index个数据。 E oldValue = get(elements, index); int numMoved = len - index - 1; // 如果被删除的是最后一个元素,则直接通过Arrays.copyOf()进行处理,而不需要新建数组。 if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { // 否则,新建数组,然后将”volatile数组中被删除元素之外的其它元素“拷贝到新数组中; // 最后,将”volatile数组“引用指向newElements数组,这样旧数组就被GC回收了。 Object[] newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); setArray(newElements); } return oldValue; } finally { //释放“锁” lock.unlock(); } }
3.4 获取
get(int index)的实现很简单,就是返回”volatile数组“中的第index个元素。
public E get(int index) { return get(getArray(), index); }
private E get(Object[] a, int index) { return (E) a[index]; }
3.5 遍历
以iterator()为例,来对“CopyOnWriteArrayList的遍历操作”进行说明。
public Iterator<E> iterator() { return new COWIterator<E>(getArray(), 0); }
static final class COWIterator<E> implements ListIterator<E> { /** Snapshot(快照) of the array */ private final Object[] snapshot; /** Index of element to be returned by subsequent call to next. */ private int cursor; // 游标 private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; snapshot = elements; } public boolean hasNext() { return cursor < snapshot.length; } public boolean hasPrevious() { return cursor > 0; } // 获取下一个元素 @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { if (! hasNext()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[cursor++]; } // 获取上一个元素 @SuppressWarnings("unchecked") public E previous() { if (! hasPrevious()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[--cursor]; } public int nextIndex() { return cursor; } public int previousIndex() { return cursor-1; } //不支持remove public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } //不支持set public void set(E e) { throw new UnsupportedOperationException(); } //不支持add public void add(E e) { throw new UnsupportedOperationException(); } @Override public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) { Objects.requireNonNull(action); Object[] elements = snapshot; final int size = elements.length; for (int i = cursor; i < size; i++) { @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) elements[i]; action.accept(e); } cursor = size; } }
说明:
(1)创建迭代器的时候, 会保存数组元素的快照(有一个引用指向原数组)。
(2)COWIterator不支持修改元素的操作。例如,对于remove(), set(), add()等操作,COWIterator都会抛出异常!
(3)另外,需要提到的一点是,CopyOnWriteArrayList返回迭代器不会抛出ConcurrentModificationException异常,即它不是fail-fast机制的!
- CopyOnWriteArrayList源码解析——JDK1.8
- Java技术——CopyOnWriteArrayList源码解析
- ArrayList源码解析——JDK1.8
- LinkedList源码解析——JDK1.8
- CopyOnWriteArrayList源码解析
- CopyOnWriteArrayList源码解析
- ConcurrentHashMap源码解析——JDK1.7
- 【JDK】:CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet 源码解析
- HashMap 源码解析(JDK1.8)
- BlockingQueue源码解析jdk1.8
- JDK1.8 StampedLock源码解析
- ArrayList源码解析(jdk1.8)
- Vector源码解析(jdk1.8)
- LinkedList源码解析(jdk1.8)
- jdk1.8----ArrayList源码解析
- jdk1.8 String源码解析
- [数据结构]--jdk1.8中HashMap源码解析
- JDK1.8源码解析之 HashMap
- spring-boot项目在外部tomcat环境下部署
- 文章标题 linux 系统性能查看即监控详解
- OData demo 2
- 搜索二叉树的错误节点
- lvs+keepalived+nginx几种模式的比较
- CopyOnWriteArrayList源码解析——JDK1.8
- JVM 参数汇总
- 【二叉树】判断一棵二叉树是否是平衡二叉树/求一棵二叉树的镜像/对称的二叉树
- 浅谈 Nginx和LVS的各种优缺点
- Tomcat优化详解
- HIVE数据导入
- jq 上传文件时要注意的事项
- tomcat发布web项目的三种方式
- [leetcode]332. Reconstruct Itinerary