深入剖析CopyOnWriteList

CopyOnWriteList是一个Java集合，他提供了并发读，并且写操作不会阻塞读线程的列表。在JDK 1.5中推出，由于其出色的线程安全和高效性，CopyOnWriteList在高并发的场景中经常使用。

一、copyonwritelist 频繁读写

CopyOnWriteList支持高并发场景下的频繁读取和较少写入操作。CopyOnWriteList内部通过复制整个列表来实现线程安全的写操作，并且写操作不阻塞读操作，读操作不加锁，提高了读取效率。而写操作发生时，需要对整个列表进行复制，会造成额外的空间开销，因此不适合数据量大或者写操作频繁的场景。

二、copyonwritelist线程安全

CopyOnWriteList使用“写时复制”的策略，读取操作与写入操作不互斥，读操作不需要加锁，写操作在创建新集合时进行加锁，并将引用指向新集合，使得新数据能够被读写线程共享。因此，CopyOnWriteList的线程安全性得到了保障。

/**
 * CopyOnWriteList线程安全性测试程序
 */
public class CopyOnWriteListTest {

    private static final int THREAD_COUNT = 10;
    private static final int ITEM_COUNT = 1000;

    private List list = new CopyOnWriteArrayList();

    private class ThreadReader extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
                int val = list.get(i);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + val);
            }
        }
    }

    private class ThreadWriter extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
                int val = (int) Math.round(Math.random() * ITEM_COUNT);
                list.add(val);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": write " + val);
            }
        }
    }

    @Test
    public void testCopyOnWriteList() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
            list.add(i);
        }
        //启动10个线程进行读操作
        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            ThreadReader reader = new ThreadReader();
            reader.start();
        }
        //启动1个线程进行写操作
        ThreadWriter writer = new ThreadWriter();
        writer.start();
        writer.join();

        System.out.println("CopyOnWriteList size: " + list.size());
    }

}

三、copyonwritelist效率

CopyOnWriteList的效率相对于其他同类型的集合要稍弱，主要原因是写操作需要复制整个列表，因此在写入操作非常频繁的情况下，会造成较大的额外开销。但是，在读操作非常频繁，且写操作较少的场景中，CopyOnWriteList运行效率明显高于其他同类型的集合。

四、copyonwritelist应用场景选取

CopyOnWriteList适用于读操作较为频繁，而写操作较少，且内存占用不是很重要的情况下。比如，缓存系统中的读操作，通常有多个线程同时读取。当有线程进行写操作时，CopyOnWriteList将会复制一份全新的数据集合进行修改，而此时读取的线程仍然可以读取旧数据集合中的内容，保证了读数据的一致性和读空间的隔离性。

/**
 * CopyOnWriteList应用场景测试程序
 */
public class CopyOnWriteListTest {

    private static final int THREAD_COUNT = 10;
    private static final int ITEM_COUNT = 1000;

    private List list = new CopyOnWriteArrayList();

    private class ThreadReader extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
                int val = list.get(i);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + val);
            }
        }
    }

    private class ThreadWriter extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
                int val = (int) Math.round(Math.random() * ITEM_COUNT);
                list.add(val);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": write " + val);
            }
        }
    }

    @Test
    public void testCopyOnWriteList() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) {
            list.add(i);
        }
        //启动10个线程进行读操作
        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            ThreadReader reader = new ThreadReader();
            reader.start();
        }
        //启动1个线程进行写操作
        ThreadWriter writer = new ThreadWriter();
        writer.start();
        writer.join();

        System.out.println("CopyOnWriteList size: " + list.size());
    }

}

五、总结

CopyOnWriteList的优点在于线程安全，可以在高并发的读取操作下保证数据一致性和读空间的隔离性。但是，如果写操作比例过于频繁，或者数据量过大，会造成额外的开销，性能得不到保障。需要在合适的场景中进行选择。