詳解CopyOnWriteArrayList是如何保證線程安全

第詳解CopyOnWriteArrayList是如何保證線程安全目錄一：前言二：成員變量分析三：源碼分析1.空參構(gòu)造2.傳入一個(gè)Collection對象的構(gòu)造方法3.傳入一個(gè)數(shù)組的構(gòu)造方法四：總結(jié)

一：前言

在我們需要保證線程安全的時(shí)候，如果使用到Map，那么我們可以使用線程安全的ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap不僅可以保證線程安全，而且效率也非常不錯(cuò)，那有沒有線程安全的List呢？

答案是有，那就是CopyOnWriteArrayList。今天我們就一起來了解一下CopyOnWriteArrayList，看它是如何巧妙的保證線程安全的吧。

二：成員變量分析

//進(jìn)行修改操作時(shí)的鎖

finaltransientReentrantLocklock=newReentrantLock();

//真正保存數(shù)據(jù)的數(shù)組用volatile關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，保證array的引用的可見性

privatetransientvolatileObject[]array;

三：源碼分析

首先我們看構(gòu)造方法，CopyOnWriteArrayList有三個(gè)構(gòu)造方法。

1.空參構(gòu)造

調(diào)用setArray方法將成員變量array賦值為一個(gè)長度為0的數(shù)組。

publicCopyOnWriteArrayList(){

setArray(newObject[0]);

finalvoidsetArray(Object[]a){

array=a;

2.傳入一個(gè)Collection對象的構(gòu)造方法

首先判斷Collection是否是一個(gè)CopyOnWriteArrayList，如果是，直接將傳入的CopyOnWriteArrayList的elements重新賦值給需要?jiǎng)?chuàng)建的CopyOnWriteArrayList。

如果不是，判斷Collection是否是ArrayList，如果是，那么就利用toArray()方法將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)組并賦值給成員變量array，否則將Collection里面的元素全部取出來copy到一個(gè)新數(shù)組中，并且將該數(shù)組賦值給成員變量array。

publicCopyOnWriteArrayList(CollectionextendsEc){

Object[]elements;

if(c.getClass()==CopyOnWriteArrayList.class)

elements=((CopyOnWriteArrayList)c).getArray();

else{

elements=c.toArray();

if(c.getClass()!=ArrayList.class)

elements=Arrays.copyOf(elements,elements.length,Object[].class);

setArray(elements);

3.傳入一個(gè)數(shù)組的構(gòu)造方法

將傳入的數(shù)組的元素copy到一個(gè)新的Object數(shù)組，并且賦值給成員變量array。

publicCopyOnWriteArrayList(E[]toCopyIn){

setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn,toCopyIn.length,Object[].class));

接下來我們看核心的add(),remove(),get()方法。

add(Ee)

首先加鎖，然后通過Arrays.copyOf()方法將元素copy到一個(gè)新的數(shù)組中，新的數(shù)組的長度為原數(shù)組的長度+1，并且將需要加入的元素賦值到新數(shù)組的最后。最后將新數(shù)組賦值給成員變量array。

publicbooleanadd(Ee){

finalReentrantLocklock=this.lock;

lock.lock();

try{

Object[]elements=getArray();

intlen=elements.length;

Object[]newElements=Arrays.copyOf(elements,len+1);

newElements[len]=e;

setArray(newElements);

returntrue;

}finally{

lock.unlock();

add(intindex,Eelement)

add(intindex,Eelement)方法需要將元素加入到指定的索引位置中。首先也是先加鎖，保證線程安全，將原數(shù)組分為兩段進(jìn)行操作，根據(jù)index進(jìn)行分隔，分別copyindex之前的元素和之后的元素，copy完成之后在將需要插入的元素設(shè)置到索引為index的位置上。之后將新數(shù)組賦值給成員變量array。

publicvoidadd(intindex,Eelement){

finalReentrantLocklock=this.lock;

lock.lock();

try{

Object[]elements=getArray();

intlen=elements.length;

if(indexlen||index0)

thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+

",Size:"+len);

Object[]newElements;

intnumMoved=len-index;

if(numMoved==0)

newElements=Arrays.copyOf(elements,len+1);

else{

newElements=newObject[len+1];

System.arraycopy(elements,0,newElements,0,index);

System.arraycopy(elements,index,newElements,index+1,

numMoved);

newElements[index]=element;

setArray(newElements);

}finally{

lock.unlock();

接下來看remove()方法。

remove(intindex)

remove(intindex)方法需要在數(shù)組中移除指定索引的值。首先是加鎖，同樣也是將原數(shù)組分為兩段進(jìn)行操作，根據(jù)index進(jìn)行分隔，分別copyindex之前的元素和之后的元素，copy到一個(gè)新數(shù)組中，新數(shù)組的長度為原數(shù)組的長度減一（注意這里是沒有copyindex索引位置的值的，所以相當(dāng)于移除了index索引上的值）。之后將新數(shù)組賦值給成員變量array。

publicEremove(intindex){

finalReentrantLocklock=this.lock;

lock.lock();

try{

Object[]elements=getArray();

intlen=elements.length;

EoldValue=get(elements,index);

intnumMoved=len-index-1;

if(numMoved==0)

setArray(Arrays.copyOf(elements,len-1));

else{

Object[]newElements=newObject[len-1];

System.arraycopy(elements,0,newElements,0,index);

System.arraycopy(elements,index+1,newElements,index,

numMoved);

setArray(newElements);

returnoldValue;

}finally{

lock.unlock();

接下來看get()方法

get()

我們可以看到get()方法很簡單，就是從array成員變量中取出對應(yīng)索引的值。并沒有加鎖處理。所以盡管是在并發(fā)高的情況下，get()方法的效率依舊是比較高的。

/**

*{@inheritDoc}

*@throwsIndexOutOfBoundsException{@inheritDoc}

publicEget(intindex){

returnget(getArray(),index);

privateEget(Object[]a,intindex){

return(E)a[index];

四：總結(jié)

CopyOnWriteArrayList為什么能夠保證線程安全，主要是因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：

1.在做修改操作的時(shí)候加鎖

2.每次修改都是將元素copy到一個(gè)新的數(shù)組中，并且將數(shù)組賦值到成員變量array中。

3.利用volatile關(guān)鍵字修飾成員變量array，這樣就可以保證array的引用的可見性，每次修改之前都能夠拿到最新的array引用。這點(diǎn)很關(guān)鍵。

看到這里，相信你已經(jīng)對CopyOnWriteArrayList非常了解了，CopyOnWriteArrayList