CopyOnWrite

CopyOnWrite

• CopyOnWrite简称COW，是一种程序设计中的优化策略。
• JDK里COW容器有两种：
  • CopyOnWriteArrayList
  • CopyOnWriteArraySet
• COW容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用
• 使用场景，读多写少的时候，容量不大时（Copy操作） 比如缓存
• 属于读写分离的思想，读和写不同的容器。

CopyOnWrite

写时复制的容器

• 通俗的讲就是当我们往容器里面添加元素的时候，不直接在当前容器添加，二十先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器，然后往新的容器里面添加元素。
• 这样做的好处是，我们可以对CopyOnwrite并发的读，而不需要加上，因为不添加任何元素。

源码分析

写操作：add()

private transient volatile Object[] array;

final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

1. 使用了重入锁，加入有一个线程A，一个线程B，如果线程A正在写，那么线程锁住，等它写完之后线程B才可以写。
2. getArray()获取当前容器，将当前容器复制到新的容器，再将新的容器复制到当前容器。JVM回收原来的容器。

set操作

同样更新的是一个副本，更新之后再覆盖原来的值，保证了读写分离。

   public E set(int index, E element) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            E oldValue = get(elements, index);

            if (oldValue != element) {
                int len = elements.length;
                Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
                newElements[index] = element;
                setArray(newElements);
            } else {
                // Not quite a no-op; ensures volatile write semantics
                setArray(elements);
            }
            return oldValue;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

总结

注意：

• 减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
• 使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法

缺点：

• 内存占用问题
  • 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
• 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。

参考

• http://ifeve.com/java-copy-on-write/