# 写入时复制（CopyOnWrite）思维
写入时复制（CopyOnWrite，简称COW）思维是计算机程序设计畛域中的一种优化策略。其核心思想是，如果有多个调用者（Callers）同时要求雷同的资源（如内存或者是磁盘上的数据存储），他们会独特获取雷同的指针指向雷同的资源，直到某个调用者视图批改资源内容时，零碎才会真正复制一份专用正本（private copy）给该调用者，而其余调用者所见到的最后的资源依然放弃不变。
这过程对其余的调用者都是通明的（transparently）。此做法次要的长处是如果调用者没有批改资源，就不会有正本（private copy）被创立，因而多个调用者只是读取操作时能够共享同一份资源。
# CopyOnWriteArrayList的实现原理
在应用CopyOnWriteArrayList之前，咱们先浏览其源码理解下它是如何实现的。以下代码是向CopyOnWriteArrayList中add办法的实现（向CopyOnWriteArrayList里增加元素），能够发现在增加的时候是须要加锁的，否则多线程写的时候会Copy出N个正本进去。
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/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */ 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(); } }读的时候不须要加锁，如果读的时候有多个线程正在向CopyOnWriteArrayList增加数据，读还是会读到旧的数据，因为写的时候不会锁住旧的CopyOnWriteArrayList。
public E get(int index) { return get(getArray(), index);}JDK中并没有提供CopyOnWriteMap，咱们能够参考CopyOnWriteArrayList来实现一个，根本代码如下：
import java.util.Collection;import java.util.Map;import java.util.Set; public class CopyOnWriteMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable { private volatile Map<K, V> internalMap; public CopyOnWriteMap() { internalMap = new HashMap<K, V>(); } public V put(K key, V value) { synchronized (this) { Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap); V val = newMap.put(key, value); internalMap = newMap; return val; } } public V get(Object key) { return internalMap.get(key); } public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> newData) { synchronized (this) { Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap); newMap.putAll(newData); internalMap = newMap; } }}实现很简略，只有理解了CopyOnWrite机制，咱们能够实现各种CopyOnWrite容器，并且在不同的利用场景中应用。
# 几个要点
- 实现了List接口
- 外部持有一个ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
- 底层是用volatile transient申明的数组 array
- 读写拆散，写时复制出一个新的数组，实现插入、批改或者移除操作后将新数组赋值给array
「注：」
volatile （挥发物、易变的）：变量修饰符，只能用来润饰变量。volatile润饰的成员变量在每次被线程拜访时，都强制从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量产生变 化时，强制线程将变动值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
# 增删改查
1）增
public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; //取得锁 lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; //复制一个新的数组 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //插入新值 newElements[len] = e; //将新的数组指向原来的援用 setArray(newElements); return true; } finally { //开释锁 lock.unlock(); }} public void add(int index, E element) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; if (index > len || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+len); Object[] newElements; int numMoved = len - index; if (numMoved == 0) newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); else { newElements = new Object[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(); }}2）删
public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; //取得锁 lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; E oldValue = get(elements, index); int numMoved = len - index - 1; if (numMoved == 0) //如果删除的元素是最初一个，间接复制该元素前的所有元素到新的数组 setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { //创立新的数组 Object[] newElements = new Object[len - 1]; //将index+1至最初一个元素向前挪动一格 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); }}3）改
public E set(int index, E element) { final ReentrantLock lock = this.lock; //取得锁 lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); E oldValue = get(elements, index); if (oldValue != element) { int len = elements.length; //创立新数组 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len); //替换元素 newElements[index] = element; //将新数组指向原来的援用 setArray(newElements); } else { // Not quite a no-op; ensures volatile write semantics setArray(elements); } return oldValue; } finally { //开释锁 lock.unlock(); }}4）查
//间接获取index对应的元素public E get(int index) {return get(getArray(), index);}private E get(Object[] a, int index) {return (E) a[index];}# CopyOnWrite的利用场景
CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比方白名单，黑名单，商品类目标拜访和更新场景，如果咱们有一个搜寻网站，用户在这个网站的搜寻框中，输出关键字搜寻内容，然而某些关键字不容许被搜寻。这些不能被搜寻的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜寻时，会查看以后关键字在不在黑名单当中，如果在，则提醒不能搜寻。实现代码如下：
import java.util.Map; import com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap; /** * 黑名单服务 * * @author fangtengfei * */public class BlackListServiceImpl { private static CopyOnWriteMap<String, Boolean> blackListMap = new CopyOnWriteMap<String, Boolean>( 1000); public static boolean isBlackList(String id) { return blackListMap.get(id) == null ? false : true; } public static void addBlackList(String id) { blackListMap.put(id, Boolean.TRUE); } /** * 批量增加黑名单 * * @param ids */ public static void addBlackList(Map<String,Boolean> ids) { blackListMap.putAll(ids); } }代码很简略，然而应用CopyOnWriteMap须要留神两件事件：
- 缩小扩容开销。依据理论须要，初始化CopyOnWriteMap的大小，防止写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
- 应用批量增加。因为每次增加，容器每次都会进行复制，所以缩小增加次数，能够缩小容器的复制次数。如应用下面代码里的addBlackList办法。
# CopyOnWrite的毛病
CopyOnWrite容器有很多长处，然而同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候须要留神一下。
「内存占用问题」。因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（留神:在复制的时候只是复制容器里的援用，只是在写的时候会创立新对象增加到新容器里，而旧容器的对象还在应用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比拟大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前咱们零碎中应用了一个服务因为每晚应用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，利用响应工夫也随之变长。
「针对内存占用问题」，能够通过压缩容器中的元素的办法来缩小大对象的内存耗费，比方，如果元素全是10进制的数字，能够思考把它压缩成36进制或64进制。或者不应用CopyOnWrite容器，而应用其余的并发容器，如ConcurrentHashMap。
「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。所以如果你心愿写入的的数据，马上能读到，请不要应用CopyOnWrite容器。
# CopyOnWriteArrayList为什么并发平安且性能比Vector好
我晓得Vector是增删改查办法都加了synchronized，保障同步，然而每个办法执行的时候都要去取得锁，性能就会大大降落，而CopyOnWriteArrayList 只是在增删改上加锁，然而读不加锁，在读方面的性能就好于Vector，CopyOnWriteArrayList反对读多写少的并发状况。
链接 ：https://www.cnblogs.com/myseries/p/10877420.html