如何声明 CopyOnWriteArrayList 的锁？

在 CopyOnWriteArrayList 的源码中，lock 字段的声明包含 final 和 transient 两个关键字。

final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

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1. final 的作用

• 不可变性：

  • final 表示 lock 引用一旦初始化后不能再指向其他对象（即不能重新赋值），保证引用在对象生命周期内不可变。。
  • 确保锁对象的唯一性，防止多线程环境下因锁被意外替换而导致并发问题。

• 线程安全：

  • final 保证锁对象的初始化对其他线程可见（遵循 JMM 的 happens-before 规则）。
  • 避免因指令重排序导致的未初始化锁被误用。

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2. transient 的作用

• 序列化排除：
  • transient 表示该字段不会被默认的序列化机制保存。
  • 原因：ReentrantLock 是线程同步的内部状态工具，序列化锁对象无意义，且可能破坏线程安全性。
  • 反序列化时会重新创建一个新的锁对象（通过 readObject 方法初始化）。

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3. 结合设计意图的分析

1. final 的必要性

   • CopyOnWriteArrayList 依赖唯一的 lock 控制所有写操作的互斥性，若允许修改锁引用，会导致线程失去同步保障。
   • 示例：若锁被替换，两个线程可能分别使用不同的锁，失去互斥效果。

2. transient 的必要性

   • 锁对象的状态（如持有锁的线程、重入次数）是运行时动态的，序列化这些状态无意义。
   • 反序列化后必须生成新锁，以保持线程安全语义的一致性。

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4. 对比其他场景

• final 的典型用途：
  • 常量、不可变对象（如 String）、线程共享的引用（如本例中的锁）。
• transient 的典型用途：
  • 敏感数据（如密码）、运行时动态状态（如锁、线程池）、冗余或可重建的数据。

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5. 反序列化时的处理

在 CopyOnWriteArrayList 的 readObject 方法中会重新初始化锁（伪代码）：

private void readObject(ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
    s.defaultReadObject();
    resetLock(); // 重新初始化锁
    // ...
}

private void resetLock() {
    NSAFE.putObjectVolatile(this, lockOffset, new ReentrantLock());
}

对序列化和反序列化感兴趣的可参考上篇笔记。CopyOnWriteArrayList 实现了 Serializable 接口，因此可以通过 readObject 方法来控制反序列化流程。

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总结

关键字	作用	设计意图
final	确保锁引用不可变，保障线程安全	防止锁对象被意外替换，破坏同步机制。
transient	禁止锁对象序列化，反序列化时重建	锁是运行时状态，序列化无意义且不安全。

这两个关键字共同确保了 CopyOnWriteArrayList 在并发和序列化场景下的正确性。