JAVA-基础语法-多线程基础-CopyOnWriteArrayList -2

2、引入 CopyOnWrite 思想解决问题

这个时候就要引入CopyOnWrite思想来解决问题了。

他的思想就是，不用加什么读写锁，锁统统给我去掉，有锁就有问题，有锁就有互斥，有锁就可能导致性能低下，你阻塞我的请求，导致我的请求都卡着不能执行。

那么他怎么保证多线程并发的安全性呢？

很简单，顾名思义，利用“CopyOnWrite”的方式，这个英语翻译成中文，大概就是“写数据的时候利用拷贝的副本来执行”。

你在读数据的时候，其实不加锁也没关系，大家左右都是一个读罢了，互相没影响。

问题主要是在写的时候，写的时候你既然不能加锁了，那么就得采用一个策略。

假如说你的ArrayList底层是一个数组来存放你的列表数据，那么这时比如你要修改这个数组里的数据，你就必须先拷贝这个数组的一个副本。

然后你可以在这个数组的副本里写入你要修改的数据，但是在这个过程中实际上你都是在操作一个副本而已。

这样的话，读操作是不是可以同时正常的执行？这个写操作对读操作是没有任何的影响的吧！

大家看下面的图，一起来体会一下这个过程：

关键问题来了，那那个写线程现在把副本数组给修改完了，现在怎么才能让读线程感知到这个变化呢？

关键点来了，划重点！这里要配合上volatile关键字的使用。

笔者之前写过文章，给大家解释过volatile关键字的使用，核心就是让一个变量被写线程给修改之后，立马让其他线程可以读到这个变量引用的最近的值，这就是volatile最核心的作用。

所以一旦写线程搞定了副本数组的修改之后，那么就可以用volatile写的方式，把这个副本数组赋值给volatile修饰的那个数组的引用变量了。

只要一赋值给那个volatile修饰的变量，立马就会对读线程可见，大家都能看到最新的数组了。

下面是JDK里的 CopyOnWriteArrayList 的源码。

大家看看写数据的时候，他是怎么拷贝一个数组副本，然后修改副本，接着通过volatile变量赋值的方式，把修改好的数组副本给更新回去，立马让其他线程可见的。

 
 // 这个数组是核心的，因为用volatile修饰了
    // 只要把最新的数组对他赋值，其他线程立马可以看到最新的数组
    private transient volatile Object[] array;
 
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            // 对数组拷贝一个副本出来
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            // 对副本数组进行修改，比如在里面加入一个元素
            newElements[len] = e;
            // 然后把副本数组赋值给volatile修饰的变量
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
​

然后大家想，因为是通过副本来进行更新的，万一要是多个线程都要同时更新呢？那搞出来多个副本会不会有问题？

当然不能多个线程同时更新了，这个时候就是看上面源码里，加入了lock锁的机制，也就是同一时间只有一个线程可以更新。

那么更新的时候，会对读操作有任何的影响吗？

绝对不会，因为读操作就是非常简单的对那个数组进行读而已，不涉及任何的锁。而且只要他更新完毕对volatile修饰的变量赋值，那么读线程立马可以看到最新修改后的数组，这是volatile保证的。

  private E get(Object[] a, int index) {
        // 最简单的对数组进行读取
        return (E) a[index];
    } 
​

这样就完美解决了我们之前说的读多写少的问题。

如果用读写锁互斥的话，会导致写锁阻塞大量读操作，影响并发性能。

但是如果用了CopyOnWriteArrayList，就是用空间换时间，更新的时候基于副本更新，避免锁，然后最后用volatile变量来赋值保证可见性，更新的时候对读线程没有任何的影响！