大家在學習Java的過程中，或者工作中，始終都繞不開集合。在單執行緒環境下，ArrayList就可以滿足要求。多執行緒時，我們可以使用CopyOnWriteArrayList來保證資料安全。下面我們一起來看看CopyOnWriteArrayList類中的一些值得學習的方法。 **說明：程式碼部分，均基於JDK1.8** ## 一、新增元素 ### 寫時複製思想 **CopyOnWrite,** 簡稱COW，顧名思義，就是寫入的時候將當前集合複製一份副本出來，新寫入的值新增到副本集合裡，再將原集合的引用指向新的副本集合。基於這個原理，就可以不加鎖實現併發讀，因為當前集合並不會新增元素，不會造成衝突。同樣的原理還應用在MySQL中建立快照的過程。 ``` java /** * 將指定的元素追加到此列表的末尾 * * @param e element to be appended to this list * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { // 宣告可重入鎖 final ReentrantLock lock = this.lock; // 加鎖 lock.lock(); try { // 獲取當前陣列 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; // 複製當前陣列到一個新陣列中 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 新增元素 newElements[len] = e; // 改變引用 setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock(); } } ``` ## 二、刪除元素 ### ArrayList 遍歷過程中刪除的問題 大家在學習Java期間，一定都有過使用forEach遍歷ArrayList時刪除元素都會得到一個java.util.ConcurrentModificationException的錯誤。這是因為在ArrayList的remove()方法中，有一個引數**modCount** 專門用來記錄修改的次數，每刪除一次就modCount++。在forEach遍歷集合時，首先會記錄**final int expectedModCount = modCount**，若是遍歷過程中發現expectedModCount!=modCount，則會丟擲錯誤。
下面來看看具體程式碼 ```java /** * 刪除元素 */ public E remove(int index) { // 檢查下標是否越界 rangeCheck(index); // 記錄修改次數 modCount++; // 待刪除的元素 E oldValue = elementData(index); // 待刪除元素下標之後的陣列長度 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) // 刪除元素 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; } /** * forEach 方法 */ @Override public void forEach(Consumer action) { Objects.requireNonNull(action); // 記錄modCount final int expectedModCount = modCount; @SuppressWarnings("unchecked") final E[] elementData = (E[]) this.elementData; final int size = this.size; // 遍歷時判斷modCount for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) { action.accept(elementData[i]); } // 不相同，丟擲異常 if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } } ``` **所以使用ArrayList時，如果你有遍歷刪除某個元素的場景，我們可以使用迭代器來刪除。**
### CopyOnWriteArrayList 的刪除 先來看看CopyOnWriteArrayList的remove()方法的原始碼，整體邏輯與ArrayList的remove()方法一直，有區別的是沒有記錄修改次數，因為每次刪除都是重新獲取的當前陣列。而forEach()方法在遍歷時也是獲取的當前陣列，因此在使用forEach遍歷時刪除元素不會丟擲異常。 ```java /** * 刪除元素 */ public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; // 加鎖 lock.lock(); try { // 獲取當前陣列 Object[] elements = getArray(); // 記錄陣列的長度 int len = elements.length; // 記錄待刪除元素 E oldValue = get(elements, index); // 記錄待刪除元素後一個元素到尾節點的長度 int numMoved = len - index - 1; // 為0代表待刪除元素就在陣列的末尾 if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { Object[] newElements = new Object[len - 1]; // 複製到新陣列中 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); // 改變引用 setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } } /** * 遍歷方法 */ public void forEach(Consumer action) { if (action == null) throw new NullPointerException(); // 獲取當前陣列 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; for (int i = 0; i < len; ++i) { @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) elements[i]; action.accept(e); } } ``` **值得注意的是，CopyOnWriteArrayList的迭代器實現裡的remove()方法會直接丟擲異常，因此在使用迭代器遍歷元素時，不能刪除元素。** ## 總結 #### 使用場景 基於原理，不難分析出CopyOnWriteArrayList適用於讀多寫少的併發環境 #### 需要注意的點 因為每次新增元素都需要複製一份副本，所以最好是使用批量新增，減少複製副本的次數 #### 缺點 **一、記憶體佔用問題。** 因為 CopyOnWrite 的寫時複製機制，所以在進行寫操作的時候，記憶體裡會同時駐紮兩個物件的記憶體，這一點會佔用額外的記憶體空間。 **二、資料一致性問題。** 由於 CopyOnWrite 容器的修改是先修改副本，所以這次修改對於其他執行緒來說，並不是實時能看到的，只有在修改完之後才能體現出來。如果你希望寫入的的資料馬上能被其他執行緒看到，CopyOnWrite 容器是不適