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正文
前面兩篇講了並發編程中線程安全HashMap：
ConcurrentHashMap
，那麼作為同樣使用頻率很高的List和Set，J.U.C當然也提供了相應的線程安全集合，就是
Copy-On-Write
容器
CopyOnWriteArrayList
和
CopyOnWriteArraySet
。
COW設計思想源碼分析應用場景1. COW思想
這裡的COW當然不是奶牛，而是
Copy-On-Write
的簡稱，即寫時複製，是一種用於程序設計中的優化策略。
1.1 COW原理
COW的基本思路：
當讀取共享數據時，直接讀取，不需要有其他操作（比如阻塞等待、複製等）。當寫共享數據時，將舊數據複製出來一份作為新數據，只修改新數據，修改完新數據之後將新數據的引用賦值給原來數據的引用。在整個寫數據的過程中，所有讀取共享數據的操作都是讀的舊數據。COW容器只有寫操作與寫操作之間是互斥的，讀讀和讀寫都不互斥。
1.2 COW優缺點分析
優點：
效率高。因為COW保證讀和寫操作的不是同一份數據，共享數據在讀和寫時都不需要阻塞其他來讀取數據的線程，所以COW有很高的效率。保證數據一致性。因為COW保證讀和寫操作的不是同一份數據，讀數據的操作不會讀到寫了一半的數據，所以能夠保證數據的最終一致性。缺點：
數據實時性差。COW在寫數據完成之前一直讀取舊數據，而寫數據又包括複製和修改的操作，花費時間較長，導致數據實時性較差。其實COW的設計思想就是通過犧牲數據的實時性來保證數據一致性的。內存佔用大。COW中有一步複製操作，將舊數據複製出來一份作為新數據，假如舊數據本身比較大，那麼新數據也要佔用同樣大的內存空間。類似空間換時間的思想，這裡用空間換數據一致性，當然也換取了讀取數據的時間。1.3 COW應用
COW的設計思想的一些應用：內存管理（如Linux的fork()函數），數據存儲（如redis），文件管理系統（如Linux的文件管理系統），軟體開發（如Java的Copy-On-Write容器）。
2. 源碼分析
理解了
Copy-On-Write
思想，
CopyOnWriteArrayList
和
CopyOnWriteArraySet
的源碼就很容易了。本文以
CopyOnWriteArrayList
源碼為例來分析
Copy-On-Write
容器。
2.1 類結構
CopyOnWriteArrayList
只有兩個屬性，數組array用於存儲數據，重入鎖lock用於寫操作的同步。
public class CopyOnWriteArrayList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private transient volatile Object[] array;}
2.2 get()
get()方法獲取數據，真的不用注釋和講解，最簡單的代碼。唯一需要注意的一點就是get()方法是沒有加鎖的，不需要同步，讀數據線程一定不會阻塞。
public E get(int index) {return get(getArray(), index);}final Object[] getArray() { return array;}private E get(Object[] a, int index) { return (E) a[index];}
2.3 add()
代碼很簡單，基本過程就是按照COW思想的操作步驟：
lock鎖同步舊數組複製出一個新數組新數組添加元素新數組引用賦給array
public boolean add(E e) {final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock();// 1. lock鎖同步 try { // 2. 舊數組複製出一個新數組 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 3. 新數組添加元素 newElements[len] = e; // 4. 新數組引用賦給array setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock();// 解鎖 }}
3. 應用場景
Copy-On-Write並發容器用於讀多寫少的並發場，如商品的訪問和更新，排行榜，白名單/黑名單等。
舉例：一個充值排行榜的功能，排行榜會有很多人查看訪問，但是只有充值之後才會修改排行榜上的數據，或者充值之後也不更新，只有每天晚上9點更新排行榜，標準的讀多寫少。
public class CopyOnWriteArrayListTest {public static CopyOnWriteArrayList<Integer> rankIds = new CopyOnWriteArrayList<Integer>(); public static void addRankIds(int id) { /* * 獲取id在rankIds中的排序，代碼省略 * 假設id應該在排行榜中的第一個 */ rankIds.add(0, id); }}
4. 總結
Copy-On-Write並發容器處理並發問題的原理：
當讀取共享數據時，直接讀取，不需要有其他操作（比如阻塞等待、複製等）。當寫共享數據時，將舊數據複製出來一份作為新數據，只修改新數據，修改完新數據之後將新數據的引用賦值給原來數據的引用。在整個寫數據的過程中，所有讀取共享數據的操作都是讀的舊數據。源碼的並不只在於學習編程方法，更重要的是理解源碼的設計思想，能夠在開發和設計中運用。