java 集合框架-CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是java.util.concurrent并发包下的集合类，与集合功能与ArrayList相似，主要区别为这是线程安全类

如类名一样，在对底层数组写(修改)时，会复制一份数组进行实际操作，操作完成后修改引用为新数组；而在读的时候是直接读取数组

接下来我们来看具体的源码：

    /** The lock protecting all mutators */    transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    /** The array, accessed only via getArray/setArray. */    private volatile transient Object[] array;

lock 所有的读操作，都会使用这个可重入锁保证线程安全，
array 就是实例当前的底层数组，保存着list的数据

transient是Java语言的关键字，用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候，transient型变量的值不包括在串行化的表示中

    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 remove(int index) {        final ReentrantLock lock = this.lock;        lock.lock();        try {            Object[] elements = getArray();            int len = elements.length;            E oldValue = get(elements, index);            int numMoved = len - index - 1;            if (numMoved == 0)                setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));            else {                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 {            lock.unlock();        }    }

基本每个写操作都类似add方法这样：先获取锁，然后复制数组，操作完成后，修改数组引用

读操作方法基本都基本与ArrayList相似，直接读取：

    @SuppressWarnings("unchecked")    private E get(Object[] a, int index) {        return (E) a[index];    }    /**     * {@inheritDoc}     *     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}     */    public E get(int index) {        return get(getArray(), index);    }

CopyOnWriteArrayList 读操作很快，不用获取锁，但是可能获取到的数据可能就是旧的(过期的)，即存在延迟，特别是使用迭代器访问
每次获取迭代器时，迭代器实例得到一份当前的复制数组，后续实际数据改变了，已经获取的迭代器不会感知

iterator 与 listIterator 都是返回一个COWIterator实例：

    public Iterator<E> iterator() {        return new COWIterator<E>(getArray(), 0);    }    public ListIterator<E> listIterator() {        return new COWIterator<E>(getArray(), 0);    }

    private static class COWIterator<E> implements ListIterator<E> {        /** Snapshot of the array */        private final Object[] snapshot;        /** Index of element to be returned by subsequent call to next.  */        private int cursor;        private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {            cursor = initialCursor;            snapshot = elements; //创建迭代器实例后，底层数组的修改不会感知        }        public boolean hasNext() {            return cursor < snapshot.length;        }        public boolean hasPrevious() {            return cursor > 0;        }        @SuppressWarnings("unchecked")        public E next() {            if (! hasNext())                throw new NoSuchElementException();            return (E) snapshot[cursor++];        }        @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;        }        public void remove() {            throw new UnsupportedOperationException();        }        public void set(E e) {            throw new UnsupportedOperationException();        }        public void add(E e) {            throw new UnsupportedOperationException();        }    }

从CopyOnWriteArrayList 的设计来看，这个线程安全集合类通过在写时复制操作，达到了读和写的分离，
由于每次写都需要复制一份，内存使用也多，复制也会耗时；
所以CopyOnWriteArrayList适合在读操作较多的并发场景下使用，
在常用的add方法，提供了批量的addAll方法，使用批量的方法可以减少每次添加的复制；