Java集合类总结5——CopyOnWriteArrayList

    一、Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。
    CopyOnWrite容器原理：
    CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，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。这样做的好处是我们可以对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。


二、CopyOnWriteArrayList的实现原理:
1)CopyOnWrite容器原理：
2）CopyOnWriteArrayList中add方法的实现（向CopyOnWriteArrayList里添加元素），在添加的时候是需要加锁的，否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。读的时候不需要加锁，如果读的时候有多个线程正在向CopyOnWriteArrayList添加数据，读还是会读到旧的数据，因为写的时候不会锁住旧的CopyOnWriteArrayList。


代码如下：
  

 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();    }    }public E get(int index) {    return get(getArray(), index);}

三、CopyOnWrite的应用场景
　　CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。实现代码如下：

//JDK中并没有提供CopyOnWriteMap，我们可以参考CopyOnWriteArrayList来实现一个，基本代码如下：public class CopyOnWriteMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable {    private volatile Map<K, V> internalMap;     public CopyOnWriteMap() {        internalMap = new HashMap<K, V>();    }     public V put(K key, V value) {         synchronized (this) {            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);            V val = newMap.put(key, value);            internalMap = newMap;            return val;        }    }     public V get(Object key) {        return internalMap.get(key);    }     public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> newData) {        synchronized (this) {            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);            newMap.putAll(newData);            internalMap = newMap;        }    }}public class BlackListServiceImpl {     private static CopyOnWriteMap<String, Boolean> blackListMap = new CopyOnWriteMap<String, Boolean>(            1000);     public static boolean isBlackList(String id) {        return blackListMap.get(id) == null ? false : true;    }     public static void addBlackList(String id) {        blackListMap.put(id, Boolean.TRUE);    }        //批量添加黑名单    public static void addBlackList(Map<String,Boolean> ids) {        blackListMap.putAll(ids);    } }

四：注意事项
　　1. 减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
　　2. 使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。（可以在添加元素时线程同步解决）




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