设计模式Copy-on-write

1.Copy-on-Write

又称COW，写时复制

String的replace()方法，没有修改内部的value数组，而是新创建了一个不可变对象

这种方法在解决不可变对象时，经常使用

这其实就是一种Copy-on-write方式

不可变对象的写操作往往都是使用 Copy-on-Write 方法解决的，当然 Copy-on-Write 的应用领域并不局限于 Immutability 模式

2.CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet

本质就是使用了COW思想

线程安全，试用于读多写少的场景，提升了性能的同时，也是通过COW复制出新的内存空间的代价换来的

读无锁，性能高。

修改的时候，会同事复制整个容器，以复制内存为代价，提升性能

3.linux的copy-on-write

fork子进程的时候，也是使用这种思路

父进程的地址空间现在用到了 1G 的内存，那么 fork() 子进程的时候要复制父进程整个进程的地址空间（占有 1G 内存）给子进程，这个过程是很耗时的。而 Linux 中的 fork() 函数就聪明得多了，fork() 子进程的时候，并不复制整个进程的地址空间，而是让父子进程共享同一个地址空间；只用在父进程或者子进程需要写入的时候才会复制地址空间，从而使父子进程拥有各自的地址空间。

在进程方面，因为子进程和父进程必须是不同的进程地址空间，数据也要隔离，所以copy-on-write其实只是一种延迟策略，在需要时复制，不需要时使用父进程的地址空间

4.微服务路由表应用案例

客户端调用远程服务，需要获取路由表，然后从路由表选则其中之一去调用

每次调用前，都需要获取路由表，服务的上下线状态不是很频繁，而且一段时间间隔非实时性也是可以容忍的，弱一致性

思考：

服务提供方，每次上线，下线，都会更新路由信息。

是否可以通过更新Router的一个状态位来表示，如果这样，那么客户端获取路由，访问该状态位的时候都需要同步访问(有可能获取状态的时候，状态正在被修改,假如被加锁，这时候就需要等待，等待写完了，再读)，性能不好。如果采用Immutability不可变模式，每次上线，下线，都创建新的Router对象或者删除对应的Router对象，直接访问不受影响

代码范例

//路由信息
public final class Router{
  private final String  ip;
  private final Integer port;
  private final String  iface;
  //构造函数
  public Router(String ip,
      Integer port, String iface){
    this.ip = ip;
    this.port = port;
    this.iface = iface;
  }
  //重写equals方法
  public boolean equals(Object obj){
    if (obj instanceof Router) {
      Router r = (Router)obj;
      return iface.equals(r.iface) &&
             ip.equals(r.ip) &&
             port.equals(r.port);
    }
    return false;
  }
  public int hashCode() {
    //省略hashCode相关代码
  }
}
//路由表信息
public class RouterTable {
  //Key:接口名
  //Value:路由集合
  ConcurrentHashMap<String, CopyOnWriteArraySet<Router>>
    rt = new ConcurrentHashMap<>();
  //根据接口名获取路由表
  public Set<Router> get(String iface){
    return rt.get(iface);
  }
  //删除路由
  public void remove(Router router) {
    Set<Router> set=rt.get(router.iface);
    if (set != null) {
      set.remove(router);
    }
  }
  //增加路由
  public void add(Router router) {
    Set<Router> set = rt.computeIfAbsent(
      route.iface, r ->
        new CopyOnWriteArraySet<>());
    set.add(router);
  }
}