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简介
CopyOnWriteArrayList 是 ArrayList 的线程平安版本,外部也是通过数组实现,每次对数组的批改都齐全拷贝一份新的数组来批改,批改完了再替换掉老数组,这样保障了只阻塞写操作,不阻塞读操作,实现读写拆散。
继承体系
public class CopyOnWriteArrayList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{...}
- CopyOnWriteArrayList 实现了 List,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable 等接口。
- CopyOnWriteArrayList 实现了 List,提供了根底的增加、删除、遍历等操作。
- CopyOnWriteArrayList 实现了 RandomAccess,提供了随机拜访的能力。
- CopyOnWriteArrayList 实现了 Cloneable,能够被克隆。
- CopyOnWriteArrayList 实现了 Serializable,能够被序列化。
源码解析
属性
/** 用于批改时加锁 */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** 真正存储元素的中央,只能通过 getArray()/setArray()拜访 */
private transient volatile Object[] array;
- lock:批改时加锁,应用 transient 润饰示意不主动序列化。
- array:存储元素的中央,应用 transient 润饰示意不主动序列化,应用 volatile 润饰示意一个线程对这个字段的批改另外一个线程立刻可见。
构造方法
创立空数组。
public CopyOnWriteArrayList() {// 所有对 array 的操作都是通过 setArray()和 getArray()进行
setArray(new Object[0]);
}
final void setArray(Object[] a) {array = a;}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {Object[] elements;
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
// 如果 c 也是 CopyOnWriteArrayList 类型
// 那么间接把它的数组拿过去应用
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {// 否则调用其 toArray()办法将汇合元素转化为数组
elements = c.toArray();
// 这里 c.toArray()返回的不肯定是 Object[]类型
// 具体起因见 ArrayList 外面的剖析
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(elements);
}
- 如果 c 是 CopyOnWriteArrayList 类型,间接把它的数组赋值给以后 list 的数组,留神这里是浅拷贝,两个汇合共用同一个数组。
- 如果 c 不是 CopyOnWriteArrayList 类型,则进行拷贝把 c 的元素全副拷贝到以后 list 的数组中。
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}
- 把 toCopyIn 的元素拷贝给以后 list 的数组。
add(E e)办法
增加一个元素到开端。
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 将旧数组元素拷贝到新数组中
// 新数组大小是旧数组大小加 1
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 将元素放在最初一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 开释锁
lock.unlock();}
}
- 加锁;
- 获取元素数组;
- 新建一个数组,大小为原数组长度加 1,并把原数组元素拷贝到新数组;
- 把新增加的元素放到新数组的开端;
- 把新数组赋值给以后对象的 array 属性,笼罩原数组;
- 解锁。
add(int index, E element)办法
增加一个元素在指定索引处。
public void add(int index, E element) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 查看是否越界, 能够等于 len
if (index > len || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:"+index+
", Size:"+len);
Object[] newElements;
int numMoved = len - index;
if (numMoved == 0)
// 如果插入的地位是最初一位
// 那么拷贝一个 n + 1 的数组, 其前 n 个元素与旧数组统一
newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
else {
// 如果插入的地位不是最初一位
// 那么新建一个 n + 1 的数组
newElements = new Object[len + 1];
// 拷贝旧数组前 index 的元素到新数组中
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
// 将 index 及其之后的元素往后挪一位拷贝到新数组中
// 这样正好 index 地位是空进去的
System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1,
numMoved);
}
// 将元素搁置在 index 处
newElements[index] = element;
setArray(newElements);
} finally {
// 开释锁
lock.unlock();}
}
- 加锁;
- 查看索引是否非法,如果不非法抛出
IndexOutOfBoundsException
异样,留神这里 index 等于 len 也是非法的; - 如果索引等于数组长度(也就是数组最初一位再加 1),那就拷贝一个
len+1
的数组; - 如果索引不等于数组长度,那就新建一个
len+1
的数组,并按索引地位分成两局部,索引之前(不蕴含)的局部拷贝到新数组索引之前(不蕴含)的局部,索引之后(蕴含)的地位拷贝到新数组索引之后(不蕴含)的地位,索引所在位置留空; - 把索引地位赋值为待增加的元素;
- 把新数组赋值给以后对象的 array 属性,笼罩原数组;
- 解锁;
addIfAbsent(E e)办法
增加一个元素如果这个元素不存在于汇合中。
public boolean addIfAbsent(E e) {
// 获取元素数组, 取名为快照
Object[] snapshot = getArray();
// 查看如果元素不存在, 间接返回 false
// 如果存在再调用 addIfAbsent()办法增加元素
return indexOf(e, snapshot, 0, snapshot.length) >= 0 ? false :
addIfAbsent(e, snapshot);
}
private boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 从新获取旧数组
Object[] current = getArray();
int len = current.length;
// 如果快照与刚获取的数组不统一
// 阐明有批改
if (snapshot != current) {
// 从新查看元素是否在刚获取的数组里
int common = Math.min(snapshot.length, len);
for (int i = 0; i < common; i++)
// 到这个办法外面了, 阐明元素不在快照外面
if (current[i] != snapshot[i] && eq(e, current[i]))
return false;
if (indexOf(e, current, common, len) >= 0)
return false;
}
// 拷贝一份 n + 1 的数组
Object[] newElements = Arrays.copyOf(current, len + 1);
// 将元素放在最初一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 开释锁
lock.unlock();}
}
- 查看这个元素是否存在于数组快照中;
- 如果存在间接返回 false,如果不存在调用
addIfAbsent(E e, Object[] snapshot)
解决; - 加锁;
- 如果以后数组不等于传入的快照,阐明有批改,查看待增加的元素是否存在于以后数组中,如果存在间接返回 false;
- 拷贝一个新数组,长度等于原数组长度加 1,并把原数组元素拷贝到新数组中;
- 把新元素增加到数组最初一位;
- 把新数组赋值给以后对象的 array 属性,笼罩原数组;
- 解锁;
get(int index)
获取指定索引的元素,反对随机拜访,工夫复杂度为 O(1)。
public E get(int index) {
// 获取元素不须要加锁
// 间接返回 index 地位的元素
// 这里是没有做越界查看的, 因为数组自身会做越界查看
return get(getArray(), index);
}
final Object[] getArray() {return array;}
private E get(Object[] a, int index) {return (E) a[index];
}
- 获取元素数组;
- 返回数组指定索引地位的元素;
remove(int index)办法
删除指定索引地位的元素。
public E remove(int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
E oldValue = get(elements, index);
int numMoved = len - index - 1;
if (numMoved == 0)
// 如果移除的是最初一位
// 那么间接拷贝一份 n - 1 的新数组, 最初一位就主动删除了
setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
else {
// 如果移除的不是最初一位
// 那么新建一个 n - 1 的新数组
Object[] newElements = new Object[len - 1];
// 将前 index 的元素拷贝到新数组中
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
// 将 index 前面 (不蕴含) 的元素往前挪一位
// 这样正好把 index 地位笼罩掉了, 相当于删除了
System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
numMoved);
setArray(newElements);
}
return oldValue;
} finally {
// 开释锁
lock.unlock();}
}
- 加锁;
- 获取指定索引地位元素的旧值;
- 如果移除的是最初一位元素,则把原数组的前 len- 1 个元素拷贝到新数组中,并把新数组赋值给以后对象的数组属性;
- 如果移除的不是最初一位元素,则新建一个 len- 1 长度的数组,并把原数组除了指定索引地位的元素全副拷贝到新数组中,并把新数组赋值给以后对象的数组属性;
- 解锁并返回旧值;
size()办法
返回数组的长度。
public int size() {
// 获取元素个数不须要加锁
// 间接返回数组的长度
return getArray().length;}
发问
为什么 CopyOnWriteArrayList 没有 size 属性?
因为每次批改都是拷贝一份正好能够存储指标个数元素的数组,所以不须要 size 属性了,数组的长度就是汇合的大小,而不像 ArrayList 数组的长度理论是要大于汇合的大小的。比方,add(E e)操作,先拷贝一份 n + 1 个元素的数组,再把新元素放到新数组的最初一位,这时新数组的长度为 len+ 1 了,也就是汇合的 size 了。
总结
- CopyOnWriteArrayList 应用
ReentrantLock
重入锁加锁,保障线程平安; - CopyOnWriteArrayList 的写操作都要先拷贝一份新数组,在新数组中做批改,批改完了再用新数组替换老数组,所以空间复杂度是 O(n),性能比拟低下;
- CopyOnWriteArrayList 的读操作反对随机拜访,工夫复杂度为 O(1);
- CopyOnWriteArrayList 采纳读写拆散的思维,读操作不加锁,写操作加锁,且写操作占用较大内存空间,所以实用于读多写少的场合;
- CopyOnWriteArrayList 只保障最终一致性,不保障实时一致性。
正文完