java并發程式設計：并發容器之CopyOnWriteArrayList（轉）什麼是CopyOnWrite容器CopyOnWriteArrayList的實作原理CopyOnWrite的應用場景CopyOnWrite的缺點

Copy-On-Write簡稱COW，是一種用于程式設計中的優化政策。其基本思路是，從一開大家都在共享同一個内容，當某個人想要修改這個内容的時候，才會真正把内容copy出去形成一個新的内容然後再改，這是一種延時懶惰政策。jdk1.5開始，java并發包提供了兩個使用CopyOnWrite機制實作的并發容器，他們是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并發場景中使用到。

CopyOnWrite容器即寫時複制的容器。通俗的了解是當我們往一個容器添加元素的時候，不直接網目前容器添加，而是先将目前容器進行copy，複制出一個新的容器，然後在新的容器裡添加元素，添加元素之後，再将原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對CopyOnWrite容器進行并發的讀，而不需要加鎖，因為目前容器不會添加任何元素。是以CopyOnWrite容器是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。

在使用CopyOnWriteArrayList之前，我們先閱讀其源碼了解下它是如何實作的。一下代碼是想ArrayList裡添加元素，可以發現在添加元素的時候是需要加鎖的，否則多線程寫的時候會Copy出n個副本出來。

　　讀的時候不需要加鎖，如果讀的時候有多個線程正在向ArrayList添加資料，讀還是會讀到舊的資料，因為寫的時候不會鎖住舊的ArrayList：

　　jdk中并沒有提供CopyOnWriteMap，我們可以參考CopyOnWriteArrayList來實作一個，基本代碼如下：

　　這裡僅僅實作了put和get，實作很簡單，隻要了解copyOntWrite機制，我們可以實作各種CopyOnWrite容器，并且在不同的應用場景中使用。

copyOnWrite并發容器用于讀多寫少的并發場景。比如白名單，黑名單，商品類目的通路和更新場景，假如我們有一個搜尋網站，使用者在這個網站的搜尋框中，輸入關鍵字搜尋内容，但是某些關鍵字不允許搜尋時，會檢查目前關鍵字在不在黑名單中，如果在則不能搜尋，實作代碼如下：

　　代碼很簡單，但是使用CopyOnWriteMap需要注意兩件事情：

減少擴容開銷。根據實際需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免寫時CopyOnWriteMap擴容開銷。

使用批量添加，因為每次添加，容器都會進行複制，是以減少添加次數，可以減少容器的複制次數。

CopyOnWrite容器有很多優點，但是同時也存在兩個問題，即記憶體占用問題和資料一緻性問題。是以開發的時候需要注意一下。

記憶體占用問題。

因為CopyOnWrite的寫時複制機制，是以在進行寫操作的時候，記憶體裡會同時駐紮兩個對象的記憶體，舊的對象和新寫入的對象（注意:在複制的時候隻是複制容器裡的引用，隻是在寫的時候會建立新對象添加到新容器裡，而舊容器的對象還在使用，是以有兩份對象記憶體）。如果這些對象占用的記憶體比較大，比如說200M左右，那麼再寫入100M資料進去，記憶體就會占用300M，那麼這個時候很有可能造成頻繁的Yong GC和Full GC。之前我們系統中使用了一個服務由于每晚使用CopyOnWrite機制更新大對象，造成了每晚15秒的Full GC，應用響應時間也随之變長。

資料一緻性問題。

CopyOnWrite容器隻能保證資料的最終一緻性，不能保證資料的實時一緻性。是以如果你希望寫入的的資料，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。

唯有不斷學習方能改變！

-- <b>Ryan Miao</b>