CopyOnWrite模式

    在解决并发性读取的问题上，有一种模式叫做Copy On Write，基本思想就是以空间换时间。Mysql中RethinkDB的B-tree索引数据结构就是采用copy-on-write,Java类中的CopyOnWriteList也是对应模式的List实现。这里讲解一下常用的CopyOnWriteList，学习其思想，可以应用到类似的场景。 传统的ArrayList是线程不安全的，其对应线程安全版本Vector对所有操作加锁，并发损耗太大。因此出现了CopyOnWrite这种妥协方案，保证了多线程环境下的读写安全。

CopyOnWrite模式的思想：可变操作（add、set、remove等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现。需要很大的开销，因此其应用场景是当遍历操作的数量大大超过其可变操作的数量。

 

    CopyOnWriteList返回的是COWIterator迭代器，通过源码可以看出，迭代器不支持修改操作

public void remove() {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

public void set(E e) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}


public void add(E e) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

    该迭代器构造的时候得到的是当前数组的一个拷贝，源码如下

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;

    CopyOnWriteList每进行一次可变操作，就会将原来的数组复制到新的数组上，将当前数组指向新的数组。add的源码如下：

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;//得到的是当前对象的锁
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//整体拷贝
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);//迁移到新的数组
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    }

    为什么要进行整体拷贝呢，不能像原来的ArrayList那样进行扩容吗？线程A获取迭代器进行迭代得到当前的数组拷贝，此时线程B进行add操作，加入元素。如果不进行拷贝，在新的数组上进行操作，还是在原有数组加入元素。那么线程A迭代得到的数组就会被改变，那么遍历结果就是错乱的。进行了拷贝之后，线程A遍历的还是当初它要求的数组，没有改变，此时List指向的是新的改变后的数组，提供给新的线程进行迭代。如果不进行拷贝，那么就必须在迭代过程中加锁，禁止数组改变。