写入时复制(CopyOnWrite)

什么是CopyOnWrite容器

  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,因为写方法不会影响到读的容器。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。读不加锁,写要加。(写包含了add,remove,用ReentrantLock加锁)

CopyOnWriteArrayList的实现原理

  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CopyOnWriteArrayList中add方法的实现(向CopyOnWriteArrayList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。

类的内部类:COWIterator类 

static final class COWIterator<E> implements ListIterator<E> {
/** Snapshot of the array */
// 快照
private final Object[] snapshot;
/** Index of element to be returned by subsequent call to next. */
// 游标
private int cursor;
// 构造函数
private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
cursor = initialCursor;
snapshot = elements;
}
// 是否还有下一项
public boolean hasNext() {
return cursor < snapshot.length;
}
// 是否有上一项
public boolean hasPrevious() {
return cursor > 0;
}
// next项
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
if (! hasNext()) // 不存在下一项,抛出异常
throw new NoSuchElementException();
// 返回下一项
return (E) snapshot[cursor++];
} @SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
if (! hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
return (E) snapshot[--cursor];
} // 下一项索引
public int nextIndex() {
return cursor;
} // 上一项索引
public int previousIndex() {
return cursor-1;
} /**
* Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
* @throws UnsupportedOperationException always; {@code remove}
* is not supported by this iterator.
*/
// 不支持remove操作
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
} /**
* Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
* @throws UnsupportedOperationException always; {@code set}
* is not supported by this iterator.
*/
// 不支持set操作
public void set(E e) {
throw new UnsupportedOperationException();
} /**
* Not supported. Always throws UnsupportedOperationException.
* @throws UnsupportedOperationException always; {@code add}
* is not supported by this iterator.
*/
// 不支持add操作
public void add(E e) {
throw new UnsupportedOperationException();
} @Override
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
Object[] elements = snapshot;
final int size = elements.length;
for (int i = cursor; i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) elements[i];
action.accept(e);
}
cursor = size;
}
}

说明:COWIterator表示迭代器,其也有一个Object类型的数组作为CopyOnWriteArrayList数组的快照,这种快照风格的迭代器方法在创建迭代器时使用了对当时数组状态的引用,迭所以代时是对原集合的拷贝进行遍历。此数组在迭代器的生存期内不会更改,因此不可能发生冲突,并且迭代器保证不会抛出 ConcurrentModificationException。创建迭代器以后,迭代器就不会反映列表的添加、移除或者更改。在迭代器上进行的元素更改操作(remove、set 和 add)不受支持。这些方法将抛出 UnsupportedOperationException。

核心函数分析

  对于CopyOnWriteArrayList的函数分析,主要明白Arrays.copyOf方法即可理解CopyOnWriteArrayList其他函数的意义。

  1. copyOf函数

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
// 确定copy的类型(将newType转化为Object类型,将Object[].class转化为Object类型,判断两者是否相等,若相等,则生成指定长度的Object数组
// 否则,生成指定长度的新类型的数组)
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
// 将original数组从下标0开始,复制长度为(original.length和newLength的较小者),复制到copy数组中(也从下标0开始)
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}

2. add函数

public boolean add(E e) {
// 可重入锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 获取锁
lock.lock();
try {
// 元素数组
Object[] elements = getArray();
// 数组长度
int len = elements.length;
// 复制数组
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 存放元素e
newElements[len] = e;
// 设置数组
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}

add用到了可重入锁来加锁(没有用synchronize),创建一个大小比原来大1的新数组。remove创建一个大小比原来小1的新数组

3.get函数

public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
} private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}

vector的get函数是加了锁的:

    public synchronized E get(int index) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index);
}

CopyOnWriteArrayList的源码很简单,其主要用到的快照的思路,使得在迭代的过程中,只是Object数组之前的某个快照,而不是最新的Object,这样可以保证在迭代的过程中不会抛出ConcurrentModificationException异常

CopyOnWrite的缺点

  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。

  针对内存占用问题,可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗,比如,如果元素全是10进制的数字,可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器,而使用其他的并发容器,如ConcurrentHashMap

  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。

所以对于CopyOnWrite容器来说,只适合在读操作远远多于写操作的场景下使用,比如说缓存。

https://www.cnblogs.com/leesf456/p/5547853.html

【JUC】CopyOnWriteArrayList的更多相关文章

  1. 【JUC】JDK1.8源码分析之ArrayBlockingQueue(三)

    一.前言 在完成Map下的并发集合后,现在来分析ArrayBlockingQueue,ArrayBlockingQueue可以用作一个阻塞型队列,支持多任务并发操作,有了之前看源码的积累,再看Arra ...

  2. 【1】【JUC】JDK1.8源码分析之ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue

    概要: ArrayBlockingQueue的内部是通过一个可重入锁ReentrantLock和两个Condition条件对象来实现阻塞 注意这两个Condition即ReentrantLock的Co ...

  3. 【1】【JUC】JDK1.8源码分析之ReentrantLock

    概要: ReentrantLock类内部总共存在Sync.NonfairSync.FairSync三个类,NonfairSync与FairSync类继承自Sync类,Sync类继承自AbstractQ ...

  4. 【JUC】阻塞队列&生产者和消费者

    阻塞队列 线程1往阻塞队列添加元素[生产者] 线程2从阻塞队列取出元素[消费者] 当队列空时,获取元素的操作会被阻塞 当队列满时,添加元素的操作会被阻塞 阻塞队列的优势:在多线程领域,发生阻塞时,线程 ...

  5. 【JUC】JDK1.8源码分析之CopyOnWriteArrayList(六)

    一.前言 由于Deque与Queue有很大的相似性,Deque为双端队列,队列头部和尾部都可以进行入队列和出队列的操作,所以不再介绍Deque,感兴趣的读者可以自行阅读源码,相信偶了Queue源码的分 ...

  6. 【JUC】8.CopyOnWriteArrayList源码分析

    CopyOnWriteArrayList 解决脏读问题:牺牲写的效率,提高读的效率 CopyOnWriteArrayList是一种读写分离的思想体现的ArrayList: 它将读写的操作对象分离开来: ...

  7. 【JUC】JUC集合框架综述

    一.前言 完成了JUC的锁框架的分析后,现在分析JUC集合框架,之前分析过的集合框架,很大程度上都不是线程安全的,其在多线程环境下会出现很多问题,为了保证在多线程环境下仍然能够正确安全的访问集合,出现 ...

  8. 【1】【JUC】Condition和生产者消费者模型

    本篇文章将介绍Condition的实现原理和基本使用方法,基本过程如下: 1.Condition提供了await()方法将当前线程阻塞,并提供signal()方法支持另外一个线程将已经阻塞的线程唤醒. ...

  9. 【JUC】synchronizated和lock的区别&新lock的优势

    原始构成 synchronized是关键字,属于JVM层面 javap -c 的结果显示 synchronized是可重入锁 11:是正常退出 17:是异常退出[保证不产生死锁和底层故障] Lock是 ...

随机推荐

  1. Java 常用类的使用例子(整理)

    可变字符序列——StringBuffer StringBuffer类和String类的方法几乎一样,不过StringBuffer对象表示的字符串是可以改变的,而String对象保存的字符串是不可变的. ...

  2. PAT L3-008 喊山

    https://pintia.cn/problem-sets/994805046380707840/problems/994805050709229568 喊山,是人双手围在嘴边成喇叭状,对着远方高山 ...

  3. redis演练

    如何查看所有的key:keys * 如何查询某个key的value:get keyname

  4. Vue.directive注册指令

    指令定义函数提供了几个钩子函数(可选): vue指令的生命周期 bind: 只调用一次,指令第一次绑定到元素时调用,用这个钩子函数可以定义一个在绑定时执行一次的初始化动作. inserted: 被绑定 ...

  5. [日常工作]非Windows Server 系统远程经常断以及提高性能的方法

    1. 公司内有不少windows xp windows 7 这样的操作系统的机器在机房里面用来跑自动化脚本或者是其他用处. 经常有人反馈机器过一段时间连不上, 其实这一点是一个非常小的地方 很多机器上 ...

  6. FICO基础知识(三)

    成本中心: 成本中心是企业内的最小职责单位,是每一笔费用的具体接收者.创建成本中心主数据时必须将每个成本中心分配给标准层次结构的某个节点,标准层次结构反映了成本中心与成本中心.成本中心与成本中心组.成 ...

  7. python箱型图

    #-*- coding: utf-8 -*- import pandas as pd catering_sale = '../data/catering_sale.xls' #餐饮数据 data = ...

  8. scipy积分 integral

    #!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2018/5/24 15:03 # @Author : zhang chao # @Fi ...

  9. Security Testing Test Scenarios

    1 check for sql injection attacks2 secure pages should use https protocol3 page crash should not rev ...

  10. Lodop导出图片,导出单页内容的图片

    用如下语句设置图片的格式,设置导出的图片初识的默认名称,Lodop可以把打印内容导出成图片. LODOP.SET_SAVE_MODE("SAVEAS_IMGFILE_EXENAME" ...