併發容器之CopyOnWriteArrayList

copyonwritearraylist是乙個執行緒安全的arraylist，它的寫操作都是在底層的乙個複製陣列（快照）中進行的，也就是使用了寫時複製策略。

什麼是寫時複製策略？

通俗易用地講，不同程序訪問同一資源的時候，只有在寫操作，才會複製乙份新的資料，否則都是訪問同一資源。

每個copyonwritearraylist物件中，都有乙個array物件來存放具體的元素，reentrantlock獨佔鎖物件用來保證同一時刻只有乙個執行緒對array進行修改。

2.1 建構函式

無參建構函式，內部建立了乙個大小為0的object陣列，作為array的初始值。

public copyonwritearraylist()

再來看有參建構函式。

/**
* 入參為集合，將集合裡面的元素複製到新的陣列，把array的引用指向新的陣列
*/public copyonwritearraylist(collection<? extends e> c) 
setarray(elements);
}/**
* 入參為陣列
*/public copyonwritearraylist(e tocopyin)

2.2 新增元素

public boolean add(e e)  finally 
}

2.3 獲取指定的元素位置

public e get(int index) 
final object getarray() 
private e get(object a, int index)

當某個執行緒呼叫get方法獲取指定位置的元素時，有兩步操作：

1.會首先獲取array

2.再通過下標訪問指定位置的元素

在這個過程中並沒有加鎖同步。可以假設有這個場景，有x、y兩個執行緒，x執行get方法，當x在執行完步驟1後步驟2前。

此時，y執行緒進來了，y執行緒要進行remove操作，當然就是獲取鎖進行寫時複製，複製乙份新的陣列，刪除此陣列後，把array指向新陣列。

但是，這個時候x執行緒讀取到的還是原來舊的陣列，這種情況，就是寫時複製策略產生的弱一致性問題。

2.4 修改指定的元素

public e set(int index, e element)  else 
return oldvalue;
} finally 
}

跟上面的方法一樣，也是先拿到獨佔鎖，呼叫get方法獲取指定元素的位置，如果得到的值與新值不一樣，則複製乙個新陣列，把元素設定到新陣列中，並讓array指向新陣列。

如果新值等於舊值，為了保證volatile語義，還是需要重新設定array，雖然array的內容沒有改變。

2.5 刪除元素

public e remove(int index) 
return oldvalue;
} finally 
}

沒什麼特別的，首先拿到要刪除元素的值，判斷是否是刪除最後乙個元素，是的話，則直接拷貝0~len-1的陣列，否則，新建乙個長度為len-1的陣列，分兩次複製刪除後剩餘的陣列。

2.6 弱一致性的迭代器

public iteratoriterator() 
static final class cowiteratorimplements listiterator
public boolean hasnext() 
public boolean hasprevious() 
@suppresswarnings("unchecked")
public e next() 
@suppresswarnings("unchecked")
public e previous() 
public int nextindex() 
public int previousindex() 
/*** not supported. always throws unsupportedoperationexception.
* @throws unsupportedoperationexception always; 
* is not supported by this iterator.
*/public void remove() 
/*** not supported. always throws unsupportedoperationexception.
* @throws unsupportedoperationexception always; 
* is not supported by this iterator.
*/public void set(e e) 
/*** not supported. always throws unsupportedoperationexception.
* @throws unsupportedoperationexception always; 
* is not supported by this iterator.
*/public void add(e e) 
@override
public void foreachremaining(consumer<? super e> action) 
cursor = size;
}}

當呼叫iterator()方法獲取迭代器的時候，實際上會返回乙個cowiterator物件，cowiterator物件的snapshot變數儲存了當前list的內容，cursor是遍歷list時資料的下標。

這裡我們看到明明snapshot是引用，而不是快照。是因為如果在遍歷的期間，其他執行緒對該list進行了寫操作，那麼snapshot實際上就是快照，因為寫操作完成後，list裡面就是新的陣列，但是此時老陣列還是被snapshot引用。

其他執行緒對該list的寫操作是不可見的，因為他們操作的是不同陣列，這就是弱一致性。

可以通過以下的乙個例子去驗證

public class copytest );
// 啟動執行緒前，先去獲取該list的迭代器
iteratoriterator = list.iterator();
t.start();
// 等待t執行完畢
t.join();
while (iterator.hasnext()) 
}}

輸出：12

345子執行緒t進行的操作，從輸出的結果來看，乙個都沒有生效，因為父執行緒獲取的是舊的陣列。

copyonwritearraylist使用寫時複製策略來保證list的一致性，而獲取獲取->修改->寫入這三步操作並不是原子性，所以在寫操作的時候使用了獨佔鎖，來保證某段時間只有乙個執行緒來操作list。另外，copyonwritearraylist提供了弱一致性的迭代器，保證獲取迭代器後，其他執行緒對list的修改是不可見的，迭代器遍歷的陣列是乙個快照。

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