概述

CopyOnWrite(COW)是在写操作的时候copy当前数据，然后在写完数据之后设置成新的数据。适用于读多写少的并发场景。

CopyOnWrite 使用了 ReentrantLock(支持重入的独占锁) 来支持并发操作。ReentrantLock 是一种支持重入的独占锁，任意时刻只允许一个线程来获得锁。ReentrantLock 默认是非公平锁(即不按照进入等待队列的顺序唤醒线程)机制。

本质是一种延时策略，只有在真正需要复制的时候才复制，而不是提前复制好。

源码分析

添加与读取元素 final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); final transient volatile Object[] array; public boolean add(E e){ final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); // 加锁，只允许一个线程进入 try{ Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyof(elements, len+1); // 将原数据拷贝到一个新的数组中 newElements[len] = e; // 插入数据 setArray(newElements); // 将新的数组对象设回去 return true; } finally { lock.unlock(); // 必须手动解锁 } } public boolean add (int index, E e){ final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try{ Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; if(index > len || index < ){ throw new IndexOutOfBoundsExcption("d--"); } Obejct[] newElements; int numMoved = len - index; if(numMoved == 0){ // 如果插入尾部，则直接进行拷贝 newElements = Arrays.copyOf(elements, len+1); } else { // 如果index位置上已经有了元素，则分两次拷贝 newElements = new Obejct[len+1]; // 将index之前的数据全部拷贝到新数组,不包括index System.arrayCopy(elements, 0, newElements, 0, index); // 将index之后拷贝到新数组，不包括index System.arrayCopy(elements, idnex, newElements, index+1, numMoved); } newElements[index] = e; setArray(newElements); }finally{ lock.unlock(); } } // 读取的时候并没有加同步，因此允许多个线程进入读取 public E get(int index){ return get(getArray(), index); } pulbic E get(Object[] array, int index){ return (E)array[index]; }

综上：在写入数据时使用ReentrantLock进行加锁，保证每一次写操作都是一个线程完成的，且每一次写操作都会先拷贝一份数据，然后再对新数组进行写操作；在读取数据的时候没有加锁，因此是允许多个线程进入访问的。所以，CopyOnWrite天生 适合读多写少的场景。

数组的遍历 private final Object[] snapshot; // 数组快照 private int cursor; // 遍历的时候会先获得当前数组对象的一个拷贝，即生成一个快照，接着遍历操作在快照上进行。 public Iterator<E> iterator(){ return COWIterator<E>(getArray(),0); } public void testCOWIterator(){ CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList(); list.add("xiaoming"); list.add("hanmeimei"); Iterator<String> iterator = list.iterator(); list.add("kangkang"); while(iterator.hasNext()){ syso(iterator.next()); } // out xiaoming hanmeimei }

综上：CopyOnWrite使用迭代器遍历时，我们只是获取当前list的一个快照，在对list获取迭代器后，再对list进行各种操作，是不会影响快照的遍历的，即每个线程都将获得当前数组的一个快照，所以迭代器不需要加锁就可以安全的实现遍历。

应用场景

应用于读多写少的并发场景。例如：白名单，黑名单，往往很长时间才会进行修改，大部分情况下我们只需要读数据。

总结

CopyOnWrite翻译来讲的话就是写时复制，就是我们往容器添加数据的时候不是直接添加，而是先将当前容器拷贝到新的容器中，然后往新的容器里面添加数据，最后在原容器的引用指向新的容器。因此，在并发读的情况下我们不需要加锁，因为当前的容器并不会被修改。

CopyOnWrite的优缺点：

优点：只在并发写的时候才会加锁，访问与读取不需要加锁，性能上比较高缺点： 由于每次写数据时会复制整个数组，若容器对象占用的内存比较大时，容易发生GC。因此如果我们想用这个COW机制的话，数据不能太大，修改机会也比较少；通过上面的源码分析，不难看出COW只能保证数据最终的一致性，不能保证数据的实时一致性。当我们碰到写入的数据需要立马读取到的话，就不要用CWO了。

最后说一句： CopyOnWriteArrayList 在修改的时候会复制整个数组，所以如果容器经常被修改或者这个数组本身就非常大的时候，是不建议使用的。反之，如果修改非常少，数组量又不大，并且对读性能要求比较高的场景，使用COW容器的效果就比较好了。