并发集合4-CopyOnWriteArrayList源码分析

前言

ArrayList的线程安全的版本，由名称可以看出这个集合的特点就是：在写时复制数组，读无锁的的ArrayList。 元素可以为null

定义

实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口

重要的字段

使用ReentrantLock来保证线程安全，而不是synchronized同步方法；
array缓存数组只可以通过getArray()，setArray(Object[] a)来访问，而且 是volatile修饰的，保证线程可见性，与ArrayList不同。

构造器

无参构造方法，需要注意的是，ArrayList的无参构造器内是将一个空数组赋给缓冲数组，使用的是延迟初始化，只有在第一次调用add方法时才会去创建一个默认长度为10的数组，并把引用赋给缓冲数组；而CopyOnWriteArrayList是直接在构造器内创建一个长度为0的Object对象数组，并没有采取延迟初始化。

集合构造器

外部缓存数组构造器，将构造器内的参数数组作为CopyOnWriteArrayList内部的缓冲数组

add方法

add到尾部

可见在 每一次add方法都将复制一遍数组，并创建一个长度+1的新数组，然后将新添加的元素放入到数组的最后，然后更新缓存数组的引用。

add到指定位置（随机访问API）

当添加的位置在数组的尾部在只需复制一次数组，当位于中间位置则需要复制两次。

remove方法

删除第一个与指定元素相等的集合内元素，我们发现对remove方法的优化，即利用array数组的线程可见性，无锁获取一个快照，如果在这个快照中没有指定元素则返回false，如果含有指定元素，需要调用remove(Object o, Object[] snapshot, int index)方法加锁进行遍历并删除。即避免了在不含有指定元素的情况下加锁遍历的过程。

需要 注意indexOf方法是通过equal方法比较是否存在的。

私有方法

删除指定位置上的元素

当删除的元素在数组的末尾则只进行一次数组复制，当个删除的元素位于中间则需要复制两次数组，最后更新数组应用。

get方法

无锁获取元素，性能较高；但是array的元素的变化还没有刷新到主内存上（set方法，通过锁来保证元素的可见性）、或者复制数组的过程中，还没有更新数组引用（add方法）；即锁还没有释放，这时另外一个线程去读，所以会出现脏读。

注意：volatile数组的可见性问题
volatile的数组只针对数组的引用具有volatile的语义，而不是它的元素

size和isEmpty方法

同样会出现脏读，比如add方法在复制数组的过程中，此时调用size、isEmpty方法

iterator迭代器方法

iterator 和 listIterator 的弱一致性

COWIterator不支持的方法

下面分析中iterator和listIterator都记为iterator

1. 调用iterator方法后会创建一个新的COWIterator对象实例（实现了ListIterator接口），并保存了一个当前数组的快照，在调用next遍历时则仅仅对此快照数组进行遍历，因此 CopyOnWriteArrayList不会抛出ConcurrentModificatiedException异常，但是会出现脏读问题。

2. 由于是对快照进行操作所以迭代器方法仅支持读操作，不支持和写操作相关的任何操作（如 remove，set，add），调用将抛出NoSuchElementException异常。

其他方法列表

总结

CopyOnWriteArrayList 基于ReentranLock保证了增加元素和删除元素动作的互斥。每一次写操作（remove，add等相关的）都将会创建数组复制元素，这将造成频繁写极大的性能消耗。在读操作上没有加锁，保证了读的性能，但是却会出现脏读的问题（get、iterator、size、isEmpty）。综上CopyOnWriteArrayList 适合读多写少，对实时性不敏感的应用场景。
允许null元素

参考链接
http://ifeve.com/java-copy-on-write/
http://caoyaojun1988-163-com.iteye.com/blog/1754686