copy-on-write简称cow，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从jdk1.5开始java并发包里提供了两个使用copyonwrite机制实现的并发容器,它们是copyonwritearraylist和copyonwritearrayset。copyonwrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。
copyonwrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对copyonwrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以copyonwrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
在使用copyonwritearraylist之前，我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。以下代码是向arraylist里添加元素，可以发现在添加的时候是需要加锁的，否则多线程写的时候会copy出n个副本出来。
<code>01</code>
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>add(t e) {</code>
<code>02</code>
<code> </code><code>final</code> <code>reentrantlock lock = </code><code>this</code><code>.lock;</code>
<code>03</code>
<code> </code><code>lock.lock();</code>
<code>04</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code>05</code>
<code>06</code>
<code> </code><code>object[] elements = getarray();</code>
<code>07</code>
<code>08</code>
<code> </code><code>int</code> <code>len = elements.length;</code>
<code>09</code>
<code> </code><code>// 复制出新数组</code>
<code>10</code>
<code>11</code>
<code> </code><code>object[] newelements = arrays.copyof(elements, len + </code><code>1</code><code>);</code>
<code>12</code>
<code> </code><code>// 把新元素添加到新数组里</code>
<code>13</code>
<code>14</code>
<code> </code><code>newelements[len] = e;</code>
<code>15</code>
<code> </code><code>// 把原数组引用指向新数组</code>
<code>16</code>
<code>17</code>
<code> </code><code>setarray(newelements);</code>
<code>18</code>
<code>19</code>
<code> </code><code>return</code> <code>true</code><code>;</code>
<code>20</code>
<code>21</code>
<code> </code><code>} </code><code>finally</code> <code>{</code>
<code>22</code>
<code>23</code>
<code> </code><code>lock.unlock();</code>
<code>24</code>
<code>25</code>
<code> </code><code>}</code>
<code>26</code>
<code>27</code>
<code>}</code>
<code>28</code>
<code>29</code>
<code>final</code> <code>void</code> <code>setarray(object[] a) {</code>
<code>30</code>
<code> </code><code>array = a;</code>
<code>31</code>
读的时候不需要加锁，如果读的时候有多个线程正在向arraylist添加数据，读还是会读到旧的数据，因为写的时候不会锁住旧的arraylist。
<code>1</code>
<code>public</code> <code>e get(</code><code>int</code> <code>index) {</code>
<code>2</code>
<code> </code><code>return</code> <code>get(getarray(), index);</code>
<code>3</code>
jdk中并没有提供copyonwritemap，我们可以参考copyonwritearraylist来实现一个，基本代码如下：
<code>import</code> <code>java.util.collection;</code>
<code>import</code> <code>java.util.map;</code>
<code>import</code> <code>java.util.set;</code>
<code>public</code> <code>class</code> <code>copyonwritemap<k, v> </code><code>implements</code> <code>map<k, v>, cloneable {</code>
<code> </code><code>private</code> <code>volatile</code> <code>map<k, v> internalmap;</code>
<code> </code><code>public</code> <code>copyonwritemap() {</code>
<code> </code><code>internalmap = </code><code>new</code> <code>hashmap<k, v>();</code>
<code> </code><code>public</code> <code>v put(k key, v value) {</code>
<code> </code><code>synchronized</code> <code>(</code><code>this</code><code>) {</code>
<code> </code><code>map<k, v> newmap = </code><code>new</code> <code>hashmap<k, v>(internalmap);</code>
<code> </code><code>v val = newmap.put(key, value);</code>
<code> </code><code>internalmap = newmap;</code>
<code> </code><code>return</code> <code>val;</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>public</code> <code>v get(object key) {</code>
<code> </code><code>return</code> <code>internalmap.get(key);</code>
<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>putall(map<? </code><code>extends</code> <code>k, ? </code><code>extends</code> <code>v> newdata) {</code>
<code> </code><code>newmap.putall(newdata);</code>
<code>32</code>
<code>33</code>
实现很简单，只要了解了copyonwrite机制，我们可以实现各种copyonwrite容器，并且在不同的应用场景中使用。
copyonwrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。实现代码如下：
<code>package</code> <code>com.ifeve.book;</code>
<code>import</code> <code>com.ifeve.book.forkjoin.copyonwritemap;</code>
<code>/**</code>
<code> </code><code>* 黑名单服务</code>
<code> </code><code>*</code>
<code> </code><code>* @author fangtengfei</code>
<code> </code><code>*/</code>
<code>public</code> <code>class</code> <code>blacklistserviceimpl {</code>
<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>copyonwritemap<string, boolean> blacklistmap = </code><code>new</code><code>copyonwritemap<string, boolean>(</code>
<code> </code><code>1000</code><code>);</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>boolean</code> <code>isblacklist(string id) {</code>
<code> </code><code>return</code> <code>blacklistmap.get(id) == </code><code>null</code> <code>? </code><code>false</code> <code>: </code><code>true</code><code>;</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>addblacklist(string id) {</code>
<code> </code><code>blacklistmap.put(id, boolean.true);</code>
<code> </code><code>/**</code>
<code> </code><code>* 批量添加黑名单</code>
<code> </code><code>*</code>
<code> </code><code>* @param ids</code>
<code> </code><code>*/</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>addblacklist(map<string,boolean> ids) {</code>
<code> </code><code>blacklistmap.putall(ids);</code>
<code>34</code>
<code>35</code>
代码很简单，但是使用copyonwritemap需要注意两件事情：
1. 减少扩容开销。根据实际需要，初始化copyonwritemap的大小，避免写时copyonwritemap扩容的开销。
2. 使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addblacklist方法。
copyonwrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。
内存占用问题。因为copyonwrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200m左右，那么再写入100m数据进去，内存就会占用300m，那么这个时候很有可能造成频繁的yong gc和full gc。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用copyonwrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的full gc，应用响应时间也随之变长。
数据一致性问题。copyonwrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用copyonwrite容器。
![Java String.format方法的简单使用[图]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)