JUC包下的CopyOnWriteArrayList是如何保证线程安全的？

在JAVA语言中，关于能解决多线程安全问题的类一般都在java.util.concurrent简称JUC包下，比如控制并发安全的ReentrantLock、ReadWriteLock的locks锁类型，还有atomic相关AtomicBoolean、AtomicInteger等，当然包下最多的还是并发安全的容器类型，例如常用的ConcurrentHashMap、 ConcurrentLinkedQueue、CopyOnWriteArrayList…今天我们就来看一下这CopyOnWriteArrayList是如何实现并发安全的，它相比于Collections 类下提供的synchronizedList有什么优缺点。

我们先来了解一下它的并发安全原理；

官方对CopyOnWriteArrayList介绍只有一句简短的话，它是一个线程安全的变体ArrayList ，其中所有可变操作（add ，set 等等）通过对底层数组的最新副本实现。看到这里，我直呼好家伙，不愧是官方，介绍语都写得那么官方，完全没有一句废话。不过从一句话中也能得出两个有用的信息，那就是变体ArrayList 和底层数组的最新副本实现。 点开它的源码是这样的，属性只有一个volatile修饰的数组，还有一个ReentrantLock锁，volatile的作用只有两个，一个是保持可见性，一个是禁止指令重排，而ReentrantLock锁的作用就是线程同步安全。结合这两者，再加上从官方介绍中提到两个信息，到这里我就能大概猜到它的线程同步安全原理了。

添加方法

容器最核心的功能是元素的写入和读取，下面我们就来看一下CopyOnWriteArrayList的添加方法是怎么保证线程安全的。 上图是CopyOnWriteArrayList 中 add 方法的实现，可以发现在添加的时候是需要加锁的，加锁的目的是防止多线程写的时候会 Copy 出 N 个副本出来。在 CopyOnWriteArrayList 里处理写操作（包括 add、remove、set 等）是先将原始的数据通过 Arrays.copyof()来生成一份新的数组，然后在新的数据对象上进行写，写完后再将原来的引用指向到当前这个数据对象，这样保证了每次写都是在新的对象上。

读取方法

然后读的时候就是在引用的当前对象上进行读（包括 get，iterator 等），不存在加锁和阻塞。 读 的 时 候 不 需 要 加 锁 ， 如 果 读 的 时 候 有 线 程 正 在 向 CopyOnWriteArrayList 添加数据，读还是会读到旧的数据（在原容器中进行读）。

CopyOnWriteArrayList 中写操作需要大面积复制数组，所以性能肯定很差，但是读操作因为操作的对象和写操作不是同一个对象，读之间也不需要加锁，读和写之间的同步处理只是在写完后通过一个简单的“=”将引用指向新的数组对象上来，这个几乎不需要时间，这样读操作就很快很安全，适合在多线程里使用。CopyOnWriteArrayList 在读上效率很高，由于，写的时候每次都要将源数组复制到一个新组数中，所以写的效率不高。

总结一下CopyOnWriteArrayList 的特点

CopyOnWrite 容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。 1.内存占用问题。因为 CopyOnWrite 的写时复制副本的机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个数组对象的内存，旧数组对象和新写入数组对象。 针对内存占用问题，可以有如下的解决方案 1）通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是 10 进制的数字，可以考虑把它压缩成 36 进制或 64 进制。 2) 不 使 用 CopyOnWrite 容 器 ， 而 使 用 其 他 的 并 发 容 器 ， 如ConcurrentHashMap。 2.数据一致性问题。CopyOnWrite 容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果希望写入的数据，马上就能读到的强一致性的业务需求，就不要使用 CopyOnWrite 容器。