引言
面试官： 小伙子你有点眼生啊，是不是去年来这面试过啊。<br/>
二胖: 啊，没有啊我这是第一次来这。<br/>
面试官: 行，那咱们开始明天的面试吧，刚开始咱们先来点简略的吧，java外面的容器你晓得哪些啊，跟我说一说吧。<br/>
二胖: 好的，java外面常见容器有ArrayList(线程非平安)、HashMap（线程非平安）、HashSet（线程非平安），ConcurrentHashMap（线程平安)。<br/>
面试官: ArrayList 既然线程非平安那有没有线程平安的ArrayList列？<br/>
二胖: 这个。。。 如同问到常识盲点了。<br/>
面试官: 那咱们明天的面试就先到这了，我待会还有一个会，后续如有告诉人事会分割你的。<br/>
以上故事纯属虚构如有雷同请以本文为主。
什么是COW
在java外面说到汇合容器咱们个别首先会想到的是HashMap、ArrayList、HasHSet这几个容器也是平时开发中用的最多的。
这几个都是非线程平安的，如果咱们有特定业务须要应用线程的平安容器列，
HashMap能够用ConcurrentHashMap代替。ArrayList能够应用Collections.synchronizedList()办法(list每个办法都用synchronized润饰) 或者应用Vector(当初根本也不必了，每个办法都用synchronized润饰)
或者应用CopyOnWriteArrayList 代替。
- HasHSet 能够应用
Collections.synchronizedSet或者应用CopyOnWriteArraySet来代替。（CopyOnWriteArraySet为什么不叫CopyOnWriteHashSet因为CopyOnWriteArraySet底层是采纳CopyOnWriteArrayList来实现的）
咱们能够看到CopyOnWriteArrayList在线程平安的容器外面屡次呈现。
首先咱们来看看什么是CopyOnWrite？Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。艰深的了解是当咱们往一个容器增加元素的时候，不间接往以后容器增加，而是先将以后容器进行Copy，复制出一个新的容器，而后新的容器里增加元素，增加完元素之后，再将原容器的援用指向新的容器。这样做的益处是咱们能够对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不须要加锁，因为以后容器不会增加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写拆散的思维，读和写不同的容器。
为什么要引入COW
避免ConcurrentModificationException异样
在java外面咱们如果采纳不正确的循环姿态去遍历List时候，如果一边遍历一边批改抛出java.util.ConcurrentModificationException谬误的。
如果对ArrayList循环遍历不是很相熟的能够倡议看下这篇文章《ArrayList的删除姿态你都把握了吗》
List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("张三"); list.add("java金融"); list.add("javajr.cn"); Iterator<String> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ String content = iterator.next(); if("张三".equals(content)) { list.remove(content); } }下面这个栗子是会产生java.util.ConcurrentModificationException异样的，如果把ArrayList改为CopyOnWriteArrayList 是不会产生生异样的。
线程平安的容器
咱们再看上面一个栗子一个线程往List外面增加数据，一个线程循环list读数据。
List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("张三"); list.add("java金融"); list.add("javajr.cn"); Thread t = new Thread(new Runnable() { int count = 0; @Override public void run() { while (true) { list.add(count++ + ""); } } }); t.start(); Thread.sleep(10000); for (String s : list) { System.out.println(s); }咱们运行上述代码也会产生ConcurrentModificationException异样，如果把ArrayList换成了CopyOnWriteArrayList就一切正常。
CopyOnWriteArrayList的实现
通过下面两个栗子咱们能够发现CopyOnWriteArrayList是线程平安的，上面咱们就来一起看看CopyOnWriteArrayList是如何实现线程平安的。
public class CopyOnWriteArrayList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID = 8673264195747942595L; /** The lock protecting all mutators */ final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); /** The array, accessed only via getArray/setArray. */ private transient volatile Object[] array;从源码中咱们能够晓得CopyOnWriteArrayList这和ArrayList底层实现都是通过一个Object的数组来实现的，只不过 CopyOnWriteArrayList的数组是通过volatile来润饰的，为什么须要volatile润饰倡议能够看看《Java的synchronized 能避免指令重排序吗？》
还有新增了ReentrantLock。
add办法：
public boolean add(E e) { // 先获取锁 final ReentrantLock lock = this.lock; 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); newElements[len] = e; // 把新数组的值 赋给原数组 setArray(newElements); return true; } finally { // 开释锁 lock.unlock(); } }上述源码咱们能够发现比较简单，有几个点须要略微留神下
- 减少数据的时候是通过
ReentrantLock加锁操作来（在jdk11的时候采纳了synchronized来替换ReentrantLock)保障多线程写的时候只有一个线程进行数组的复制，否则的话内存中会有多份被复制的数据，导致数据错乱。 - 数组是通过
volatile润饰的，依据volatile的happens-before规定，写线程对数组援用的批改是能够立刻对读线程是可见的。 - 通过写时复制来保障读写切实两个不同的数据容器中进行操作。
本人实现一个COW容器
再Java并发包里提供了两个应用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet，然而并没有CopyOnWriteHashMap咱们能够依照他的思路本人来实现一个CopyOnWriteHashMap
public class CopyOnWriteHashMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable { final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private volatile Map<K, V> map; public CopyOnWriteHashMap() { map = new HashMap<>(); } @Override public V put(K key, V value) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(map); V val = newMap.put(key, value); map = newMap; return val; } finally { lock.unlock(); } } @Override public V get(Object key) { return map.get(key); } @Override public V remove(Object key) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(map); if (!newMap.containsKey(key)) { return null; } V v = newMap.get(key); newMap.remove(key); map = newMap; return v; }finally { lock.unlock(); } }上述咱们实现了一个简略的CopyOnWriteHashMap，只实现了add、remove、get办法其余残余的办法能够自行去实现，波及到只有数据变动的就要加锁，读无需加锁。
利用场景
CopyOnWrite并发容器实用于读多写少的并发场景，比方黑白名单、国家城市等根底数据缓存、系统配置等。这些根本都是只有想我的项目启动的时候初始化一次，变更频率十分的低。如果这种读多写少的场景采纳 Vector,Collections包装的这些形式是不合理的，因为只管多个读线程从同一个数据容器中读取数据，然而读线程对数据容器的数据并不会产生产生批改，所以并不需要读也加锁。
CopyOnWrite毛病
CopyOnWriteArrayList尽管是一个线程平安版的ArrayList，但其每次批改数据时都会复制一份数据进去，所以CopyOnWriteArrayList只实用读多写少或无锁读场景。咱们如果在理论业务中应用CopyOnWriteArrayList，肯定是因为这个场景适宜而非是为了炫技。
内存占用问题
因为CopyOnWrite的写时复制机制每次进行写操作的时候都会有两个数组对象的内存，如果这个数组对象占用的内存较大的话，如果频繁的进行写入就会造成频繁的Yong GC和Full GC。
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。读操作的线程可能不会立刻读取到新批改的数据，因为批改操作产生在正本上。但最终批改操作会实现并更新容器所以这是最终一致性。
CopyOnWriteArrayList和Collections.synchronizedList()
简略的测试了下CopyOnWriteArrayList 和 Collections.synchronizedList()的读和写发现：
- 在高并发的写时CopyOnWriteArray比同步Collections.synchronizedList慢百倍
- 在高并发的读性能时CopyOnWriteArray比同步Collections.synchronizedList快几十倍。
- 高并发写时，CopyOnWriteArrayList为何这么慢呢？因为其每次add时，都用Arrays.copyOf创立新数组，频繁add时内存申请开释性能耗费大。
- 高并发读的时候CopyOnWriteArray无锁，Collections.synchronizedList有锁所以读的效率比拟低下。
总结
抉择CopyOnWriteArrayList的时候肯定是读远大于写。如果读写都差不多的话倡议抉择Collections.synchronizedList。
完结
- 因为本人满腹经纶，难免会有纰漏，如果你发现了谬误的中央，还望留言给我指出来,我会对其加以修改。
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伟人肩膀摘苹果
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