汇智动力

售前免费咨询热线: 4 0 0 - 1 8 6 - 0 9 0 5
汇智资讯Huizhi information

当前位置:首页 »Java开发之高并发编程篇(八)——安全访问的集合(2)

Java开发之高并发编程篇(八)——安全访问的集合(2)

日期:2022-11-18 18:06:23 访问量: 来源:
CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArrayList
 

因为CopyOnWriteArraySet底层也是使用了CopyOnWriteArrayList来实现的,所以本篇文章以CopyOnWriteArrayList讲解为主。

 

CopyOnWriteArrayList是JDK1.5之后提供的一个List接口的实现子类,位于java.util.concurrent并发包下,它是一个线程安全的变体ArrayList的实现。其实CopyOnWriteArrayList在我们的一些开发场景下就有使用,只不过我们自己很少使用它而已,例如:我们JDBC操作数据库的时候注册的Driver驱动信息就是存放在CopyOnWriteArrayList里来保证多线程安全的。

 

Java开发之高并发编程篇

 

CopyOnWriteArrayList重点突出的是CopyOnWrite(写入时复制),即当有Write(add、set、remove等)操作的时候进行数组的Copy复制新的数组副本来实现,是一种读写分离的并发策略。查看源码分析其原理:

 

Java开发之高并发编程篇

 

首先看到的是CopyOnWriteArrayList里面的数据都是存放在一个被volatile修饰的数组中,即底层是动态数组的实现,只不过这个数组可以保证线程操作的可见性和代码的有序性执行。并且这里看到有个ReentrantLock所以我们猜测底层可能使用了Lock锁的实现。再来看下其write操作代码:

Java开发之高并发编程篇
Java开发之高并发编程篇
Java开发之高并发编程篇

 

 

 

我们发现确实使用了不被序列化的ReentrantLock锁来实现的线程同步,并且锁的粒度大几乎囊括了整个操作方法,这里没有考虑使用synchronized的原因是因为lock锁操作起来更加灵活,我们可以看到它在try...finally结构中不管是否操作成功都会释放锁不会导致锁的阻塞。

 

CopyOnWriteArrayList设计的好处:

1.线程安全操作和效率

底层使用了ReentrantLock保证了增删改write操作的线程安全性,并且相比于Vector每个操作方法都通过synchronized同步方法处理来说,CopyOnWriteArrayList的同步锁更加灵活,并且CopyOnWriteArrayList读操作是没有锁的,所以读操作效率要高于Vector。

 

2.读写分离

CopyOnWriteArrayList其遍历操作和写操作是作用再不同的数组中,遍历是使用了其声明的Object[] array进行遍历(其迭代器也不支持write操作),而写的时候是新创建的数组操作所以不会出现线程安全的问题。这点List则不行,List在遍历时,如果中途有别的线程对list数据进行修改,则会抛出ConcurrentModificationException异常,如图所示:

 

Java开发之高并发编程篇

 

使用CopyOnWriteArrayList则程序不会报错。

 

3.数据最终一致性

虽然CopyOnWriteArrayList读和写使用的并不是同一个array对象,不能够保证一个线程数据在写的时候另外一个线程立马能读到,但是因为使用了锁所以最终读到的数据都是一致的。

 

CopyOnWriteArrayList的缺点:

1.内存占用太大,缺点很明显的就是在wirte操作的时候,我们发现它都是使用Arrays.copyOf复制到一个新数组来完成的,如果有频繁的wirte操作就比较的占用内存,可能引起频繁的JVMYong GC和Full GC操作,write操作效率比较低;

 

2.无法保证数据的实时一致性,因为其读和写在不同的array中操作,所以如果多个线程在操作,例如线程A、B,如果想要保证线程A写入线程B马上能读到就不行,但是不适合对实时性要求比较高的场景。

 

CopyOnWriteArrayList使用场景:

CopyOnWriteArrayList适合使用在数据读多写少的情况下,如果数据对实时性要求比较高的业务场景则不适合使用CopyOnWriteArrayList。例如:如果业务需要配置信息、有黑名单、白名单等一些更新不频繁但是读取频繁的场景就适合使用CopyOnWriteArrayList在存储,另外很多的一些中间件之类的核心结构也是使用的CopyOnWriteArrayList比如:MQ中间件的一种kafaka的核心数据结构等。

相关阅读Reading

全国热线:400-186-0905

周一至周日9:30-24:00

我要咨询
汇智动力微信

汇智动力微信公众号