Copy-On-Write簡稱COW，是一種用于程序設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略。其基本思路是，從一開始大家都在共享同一個內(nèi)容，當(dāng)某個線程想要修改這個內(nèi)容的時候，才會真正把內(nèi)容Copy出去形成一個新的內(nèi)容然后再改，這是一種延時懶惰策略。從JDK1.5開始java并發(fā)包里提供了兩個使用CopyOnWrite機(jī)制實(shí)現(xiàn)的并發(fā)容器,它們是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并發(fā)場景中使用到。
什么是CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器即寫時復(fù)制的容器。通俗的理解是當(dāng)我們往一個容器添加元素的時候，不直接往當(dāng)前容器添加，而是先將當(dāng)前容器進(jìn)行Copy，復(fù)制出一個新的容器，然后往新的容器里添加元素，添加完元素之后，再將原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對CopyOnWrite容器進(jìn)行并發(fā)的讀，而不需要加鎖，因?yàn)楫?dāng)前容器不會添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。
CopyOnWriteArrayList實(shí)現(xiàn)原理
在使用CopyOnWriteArrayList之前，我們先閱讀其源碼了解下它是如何實(shí)現(xiàn)的。以下代碼是向CopyOnWriteArrayList中add方法的實(shí)現(xiàn)（向CopyOnWriteArrayList里添加元素），可以發(fā)現(xiàn)在添加的時候是需要加鎖的，否則多線程寫的時候會Copy出N個副本出來。
/** * 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}) */ // 在向CopyOnWriteArrayList中添加元素的時候加鎖。 public boolean add(E e) { //獲取鎖 final ReentrantLock lock = this.lock; //加鎖，保證原子性和可見性。 lock.lock(); try { //引用變量指向?qū)ο蟆? Object[] elements = getArray(); //數(shù)組長度 int len = elements.length; //創(chuàng)建新數(shù)組，長度在原來基礎(chǔ)上加一 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //賦值 newElements[len] = e; //給array賦值。 setArray(newElements); return true; } finally { //釋放鎖資源 lock.unlock(); } } 讀的時候不需要加鎖，如果讀的時候有多個線程正在向CopyOnWriteArrayList添加數(shù)據(jù)，讀還是會讀到舊的數(shù)據(jù)，因?yàn)閷懙臅r候不會鎖住舊的CopyOnWriteArrayList。 /** * {@inheritDoc} * * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ //讀的時候不加鎖 public E get(int index) { return get(getArray(), index); } CopyOnWrite 容器的應(yīng)用場景 CopyOnWrite并發(fā)容器用于讀多寫少的并發(fā)場景。比如白名單，黑名單，商品類目的訪問和更新場景，假如我們有一個搜索網(wǎng)站，用戶在這個網(wǎng)站的搜索框中，輸入關(guān)鍵字搜索內(nèi)容，但是某些關(guān)鍵字不允許被搜索。這些不能被搜索的關(guān)鍵字會被放在一個黑名單當(dāng)中，黑名單每天晚上更新一次。當(dāng)用戶搜索時，會檢查當(dāng)前關(guān)鍵字在不在黑名單當(dāng)中，如果在，則提示不能搜索。實(shí)現(xiàn)代碼如下：
package com.ifeve.book; import java.util.Map; import com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap; /** * 黑名單服務(wù) * * @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); } /** * 批量添加黑名單 * * @param ids */ public static void addBlackList(Map<String,Boolean> ids) { blackListMap.putAll(ids); } } 代碼很簡單，但是使用CopyOnWriteMap需要注意兩件事情：
1. 減少擴(kuò)容開銷。根據(jù)實(shí)際需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免寫時CopyOnWriteMap擴(kuò)容的開銷。
2. 使用批量添加。因?yàn)槊看翁砑樱萜髅看味紩M(jìn)行復(fù)制，所以減少添加次數(shù)，可以減少容器的復(fù)制次數(shù)。如使用上面代碼里的addBlackList方法。
CopyOnWrite容器的缺點(diǎn)
CopyOnWrite容器有很多優(yōu)點(diǎn)，但是同時也存在兩個問題，即內(nèi)存占用問題和數(shù)據(jù)一致性問題。所以在開發(fā)的時候需要注意一下。
內(nèi)存占用問題。因?yàn)镃opyOnWrite的寫時復(fù)制機(jī)制，所以在進(jìn)行寫操作的時候，內(nèi)存里會同時駐扎兩個對象的內(nèi)存，舊的對象和新寫入的對象（注意:在復(fù)制的時候只是復(fù)制容器里的引用，只是在寫的時候會創(chuàng)建新對象添加到新容器里，而舊容器的對象還在使用，所以有兩份對象內(nèi)存）。如果這些對象占用的內(nèi)存比較大，比如說200M左右，那么再寫入100M數(shù)據(jù)進(jìn)去，內(nèi)存就會占用300M，那么這個時候很有可能造成頻繁的Yong GC和Full GC。之前我們系統(tǒng)中使用了一個服務(wù)由于每晚使用CopyOnWrite機(jī)制更新大對象，造成了每晚15秒的Full GC，應(yīng)用響應(yīng)時間也隨之變長。
針對內(nèi)存占用問題，可以通過壓縮容器中的元素的方法來減少大對象的內(nèi)存消耗，比如，如果元素全是10進(jìn)制的數(shù)字，可以考慮把它壓縮成36進(jìn)制或64進(jìn)制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并發(fā)容器，如ConcurrentHashMap。
數(shù)據(jù)一致性問題。CopyOnWrite容器只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性，不能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時一致性。所以如果你希望寫入的的數(shù)據(jù)，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。
使用CopyOnWrite容器時注意：
1、CopyOnWrite 容器的迭代器是不具有remove功能的即在迭代器中不能使用remove()方法進(jìn)行刪除而ArrayList、LinkedList是可以的，通過Collections.synchronized()來創(chuàng)建的線程安全的容器也是可以的。
2、List的線程安全容器Vector 也是可以使用迭代器的remove()方法進(jìn)行刪除的。
原文鏈接：http://ifeve.com/java-copy-on-write/
參考文章：http://m.survivalescaperooms.com/dolphin0520/p/3938914.html
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