Java（Android）数据结构汇总（一）-- List（下）

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简介

List接口在java.util.concurrent包下只有CopyOnWriteArrayList一个实现类，它是一个线程安全的数据结构。

实现

CopyOnWrite（写时拷贝）是为了并发而实现的一种懒惰策略。通常我们为了实现并发都是使用锁来实现的，比如使用synchronized关键之等。但是锁会带来性能上的开销。为了提高性能，CopyOnWrite采用的是一种读写分离的思想，其原理如下：

当需要修改目标数据时，先将目标数据复制一份，并在这份复制的数据上进行修改（此时如果有其他线程来读取数据则正常的从原数据上读取），修改完成后再将数据的引用指向这份复制出来并修改后的数据。这样就在不用锁的条件下实现了对数据的并发读写。

CopyOnWrite的特点就是：在同一时刻，可以有多个线程进行读操作，但是只能有一个线程进行写操作。

如果明白了CopyOnWrite机制，那么CopyOnWriteArrayList就很简单了。

我们先来看下读操作源码：

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

final Object[] getArray() {
    // 获取当前数组
    return elements;
}

private E get(Object[] a, int index) {
    // 从给定的数组中取index位置的元素
    return (E) a[index];
}

读操作的源码很简单，没有任何加锁机制。

我们再来看看写操作源码：

public boolean add(E e) {
   // 因为写操作只能同时有一个线程进行，所以这里加了锁
   // 这里用的是一个Object（lock）对象来作为锁的，所以不会影响读操作
    synchronized (lock) {
        // 获取当前数组
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        // 对当前数组进行复制
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        // 修改复制出来的数组
        newElements[len] = e;
        // 将数组引用重新指向这个修改后的数组
        setArray(newElements);
        return true;
    }
}

final void setArray(Object[] a) {
    elements = a;
}

可见，写操作也是非常简单的，因为同一时刻只能有一个线程进行写操作，所以这里使用了synchronized来进行同步。

总结

CopyOnWriteArrayList使用CopyOnWrite机制来实现了同步，比用锁性能更高。它也是采用了空间换时间的思想。但是，CopyOnWriteArrayList也有两个缺点：

1. 内存问题，在写操作时因为要对数组进行复制，此刻内存中就会存在两份数据，这样会导致写的时候内存占用比较高，数据越多越明显；
2. 数据一致性问题，不能保证数据的实时一致性，比如在读的时候并不能保证能读取到最新数据，它只能保证数据的最终一致性。