如何详细解析CopyOnWriteArrayList的线程安全保障机制？

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目录：

一、前言

二、成员变量分析

三、源码分析

1. 空参构造 2. 传入一个Collection对象的构造方法 3. 传入一个数组的构造方法

四、总结

一、前言

在确保线程安全的情况下，我们需要考虑如何正确地使用和实现相关的方法。

二、成员变量分析（此处省略具体内容）

三、源码分析

1.空参构造

2.传入一个Collection对象的构造方法

3.传入一个数组的构造方法

（此处省略具体内容）

四、总结（此处省略具体内容）

目录

• 一：前言
• 二：成员变量分析
• 三：源码分析
• 1.空参构造
• 2.传入一个Collection对象的构造方法
• 3.传入一个数组的构造方法
• 四：总结

一：前言

在我们需要保证线程安全的时候，如果使用到Map，那么我们可以使用线程安全的ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap不仅可以保证线程安全，而且效率也非常不错，那有没有线程安全的List呢？

答案是有，那就是CopyOnWriteArrayList。今天我们就一起来了解一下CopyOnWriteArrayList，看它是如何巧妙的保证线程安全的吧。

二：成员变量分析

//进行修改操作时的锁 final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); //真正保存数据的数组 用volatile关键字进行修饰，保证array的引用的可见性 private transient volatile Object[] array;

三：源码分析

首先我们看构造方法，CopyOnWriteArrayList有三个构造方法。

1.空参构造

调用setArray方法将成员变量array赋值为一个长度为0的数组。

public CopyOnWriteArrayList() { setArray(new Object[0]); }

final void setArray(Object[] a) { array = a; }

2.传入一个Collection对象的构造方法

首先判断Collection是否是一个CopyOnWriteArrayList，如果是，直接将传入的CopyOnWriteArrayList的elements重新赋值给需要创建的CopyOnWriteArrayList。

如果不是，判断Collection是否是ArrayList，如果是，那么就利用toArray()方法将其转化为一个数组并赋值给成员变量array，否则将Collection里面的元素全部取出来copy到一个新数组中，并且将该数组赋值给成员变量array。

public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) { Object[] elements; if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class) elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray(); else { elements = c.toArray(); if (c.getClass() != ArrayList.class) elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class); } setArray(elements); }

3.传入一个数组的构造方法

将传入的数组的元素copy到一个新的Object数组，并且赋值给成员变量array。

public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) { setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class)); }

接下来我们看核心的add(),remove(),get()方法。

• add(E e)

首先加锁，然后通过Arrays.copyOf()方法将元素copy到一个新的数组中，新的数组的长度为原数组的长度+1，并且将需要加入的元素赋值到新数组的最后。最后将新数组赋值给成员变量array。

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(); } }

• add(int index, E element)

add(int index, E element)方法需要将元素加入到指定的索引位置中。首先也是先加锁，保证线程安全，将原数组分为两段进行操作，根据index进行分隔，分别copy index之前的元素和之后的元素，copy完成之后在将需要插入的元素设置到索引为index的位置上。之后将新数组赋值给成员变量array。

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(); } }

接下来看remove()方法。

• remove(int index)

remove(int index)方法需要在数组中移除指定索引的值。首先是加锁，同样也是将原数组分为两段进行操作，根据index进行分隔，分别copy index之前的元素和之后的元素，copy到一个新数组中，新数组的长度为原数组的长度减一（注意这里是没有copy index索引位置的值的，所以相当于移除了index索引上的值）。之后将新数组赋值给成员变量array。

public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; E oldValue = get(elements, index); int numMoved = len - index - 1; if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { Object[] newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } }

接下来看get()方法

• get()

我们可以看到get()方法很简单，就是从array成员变量中取出对应索引的值。并没有加锁处理。所以尽管是在并发高的情况下，get()方法的效率依旧是比较高的。

/** * {@inheritDoc} * * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ public E get(int index) { return get(getArray(), index); } private E get(Object[] a, int index) { return (E) a[index]; }

四：总结

CopyOnWriteArrayList为什么能够保证线程安全，主要是因为以下几点：

1.在做修改操作的时候加锁

2.每次修改都是将元素copy到一个新的数组中，并且将数组赋值到成员变量array中。

3.利用volatile关键字修饰成员变量array，这样就可以保证array的引用的可见性，每次修改之前都能够拿到最新的array引用。这点很关键。

看到这里，相信你已经对CopyOnWriteArrayList非常了解了，CopyOnWriteArrayList在查询多，修改操作少的情况下效率是非常可观的，既能够保证线程安全，又能有不错的效率。但是如果修改操作较多，就会导致数组频繁的copy，效率就会有所下降，如果修改操作很多，那么直接使用Collections.synchronizedList(),或许也是一个不错的选择。

以上就是详解CopyOnWriteArrayList是如何保证线程安全的详细内容，更多关于CopyOnWriteArrayList 线程安全的资料请关注自由互联其它相关文章！