CopyOnWriteArrayList 读写分离，弱一致性

为什么会有CopyOnWriteArrayList？

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我们知道ArrayList和LinkedList实现的List都是非线程安全的，于是就有了Vector，它是基于ArrayList的线程安全集合，但Vector无论是add方法还是get方法都加上了synchronized修饰，当多线程读写List必须排队执行，很显然这样效率比较是低下的，那有没有一种办法让效率提升，让当读List的时候线程是异步的，当写List是同步的呢？答案是CopyOnWriteArrayList，他是读写分离的，好处是提高线程访问效率，下面我们对比下CopyOnWriteArrayList和Vector执行效率。

import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-01-18 15:28
 * @description：安全list性能对比
 * @modified By：
 * 公众号:叫练
 */
public class SafeListTest {

    private static Vector<String> safeList = new Vector<>();
    //private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();

    private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //初始化
        safeList.add("叫练");
        MySerive fishSerive = new MySerive();
        long start = System.currentTimeMillis();
        new Thread(()->{
            fishSerive.read();
            countDownLatch.countDown();
        },"叫练读线程").start();
        new Thread(()->{
            fishSerive.write();
            countDownLatch.countDown();
        },"叫练写线程").start();
        countDownLatch.await();
        System.out.println("花费:"+(System.currentTimeMillis()-start));
    }

    private static class MySerive {
        //读
        public void read() {
            for (int i=0 ;i<1000000; i++) {
                safeList.get(0);
            }
        }

        //写
        public void write() {
            for (int i=0 ;i<100000; i++) {
                safeList.add("叫练");
            }
        }
    }
}

如上代码：当安全集合用Vector时，执行时长是100毫秒，当安全集合用CopyOnWriteArrayList时，执行时长是5000毫秒，神码？你不是说CopyOnWriteArrayList的效率要高么?但执行情况CopyOnWriteArrayList执行的时长竟然是Vector的50倍！通过翻看源码，我们发现当CopyOnWriteArrayList写元素时是通过备份数组的方式实现的，当多线程同步激烈，数据量较大时会不停的复制数组，内存浪费严重。这就是时过长的原因！但是我们还是认可读写分离思想！

什么是弱一致性

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import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-01-18 16:40
 * @description：CopyOnWriteArrayList弱一致性
 * @modified By：
 * 公众号:叫练
 */
public class WeekCopyOnWriteArrayListTest {

    private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();
    //private static Vector<String> safeList = new Vector<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        safeList.add("叫");
        safeList.add("练");
        Iterator<String> iterator = safeList.iterator();
        Thread thread = new Thread(()->{
            //删除下标为0的元素
            safeList.remove(0);
        });
        thread.start();
        //主线程等待thread执行完成;
        thread.join();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

}

如上代码：主线程等待thread子线程执行完毕，循环打印safeList元素，最终执行结果如下图所示

你可能会有疑问，thread不是已经删除“叫”吗？控制台不是应该只打印一个“练”字吗？为什么还会打出“叫练”两个字，原因是main线程在执行Iterator<String> iterator = safeList.iterator();保存了元素快照，所以能看到这样的执行结果，当thread线程执行完毕后，此时JVM内存状态如下图所示！

fail-safe特性

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提到fail-safe，会先提到fail-fast，字面上翻译快速失败，它是集合快速检测失败机制，防止集合不正确操作！一般情况下，如果线程通过iterator方式循环集合时，另外一个线程也修改了这个集合，我们测试下，如上述测试弱一致性的代码，将private static CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();换成private static Vector<String> safeList = new Vector<>();会发生什么情况呢？

如上图，java.util.ConcurrentModificationException，集合并发修改错误，但换成CopyOnWriteArrayList执行正常，原因是CopyOnWriteArrayList删除数据时会有集合快照。

所以他是fail-safe，而Vector是fail-fast！

总结

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总结下吧，我们用代码简述说明了CopyOnWriteArrayList的读写分离，弱一致性，fail-safe，fail-safe等概念，并简述了实现原理。喜欢的请点赞加关注哦。我是叫练【公众号】，边叫边练。