详解CopyOnWrite容器及其源码
详解CopyOnWrite容器及其源码
在jave.util.concurrent
包下有这样两个类:CopyOnWriteArrayList
和CopyOnWriteArraySet
。
其中利用到了CopyOnWrite机制,本篇就来聊聊CopyOnWrite技术与Java中的CopyOnWrite容器。
主要包扩以下内容:
- 什么是CopyOnWrite
- CopyOnWriteArrayList
- CopyOnWriteArraySet
- CopyOnWrite适用场景
什么是CopyOnWrite
对于一般的容器,比如ArrayList,在进行并发操作时,如果一个线程读,一个线程写,会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常。而CopyOnWrite容器则避免了这种情况。
CopyOnWrite,顾名思义,写时复制,在修改集合中数据的时候,不直接修改当前容器,而是先将当前容器进行拷贝,复制出一个新的容器,然后在新的容器里完成修改,再将原容器的引用指向新的容器。
这样做的好处是,可以不通过加锁,实现对CopyOnWrite容器的并发读写。需要注意的是,CopyOnWrite技术并不保证实时一致性,因为在读写并行时,有可能会读到过期的数据。CopyOnWrite技术保证的是最终一致性。
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList的底层是通过数组来实现的,其包含两个属性:
|
|
前者用于在对CopyOnWriteArrayList进行修改时加锁,后者用于保存容器中的元素(允许null元素),对array加了volatile关键字,保证每次修改容器的时候对其他线程都是可见的。
在其各种接口的实现中,用的最多的是如下两个方法:
|
|
getArray()
方法返回当前数组,而setArray()
方法用于在CopyOnWriteArrayList变化时,将array执行修改后的数组内存地址。
CopyOnWriteArrayList提供了三种构造函数:
|
|
根据实际的需要创建即可。
CopyOnWriteArrayList提供的读方法与数组的读方法并无什么大的不同,因为CopyOnWriteArrayList本身解决的问题就不是读读并发的问题,所以重一下其写方法。
首先看一下set()
方法,set()
方法为指定位置设置特定值,如下是其实现:
|
|
分别看一下以上代码中的关键几步:
- 可以看到CopyOnWriteArrayList为了保证在复制原容器时是加了一个可重入锁的,在set完成后释放该锁;
- 获取当前的数组;
- 判断要设置的位置的旧值与新值是否相同,如果相同则免去容器的拷贝工作;
- 将原容器复制一份;
- 修改该处的值为新值;
- 重新创建CopyOnWriteArrayList容器,将旧容器的内存地址改为新容器所在内存地址;
- 完成set,释放锁。
再看一下add()
方法,向容器中添加一个元素,如下是其源码:
- 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
- public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock(); // 1
try {
Object[] elements = getArray(); // 2
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 3
newElements[len] = e; // 4
setArray(newElements); // 5
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
- 1
add操作与set操作的大体过程都是相同的,多了两步的是,给新元素新增空间,即3~4步。
上面的add()
方法是在容器最后添加一个元素,如果是在指定位置添加一个元素呢,源码如下:
|
|
add(int index, E element)相比于add(E e)又多了数组元素移位的过程,即3~10步。移位的时候用到了System.arraycopy()方法,以第9步为例,其意为将elements数组从0开始的index个元素拷贝到newElements数组的从0开始的位置上。System.arraycopy()是一个native方法,用于保证每次add操作对数组移位时的性能不至于太差。
那么从容器中移除一个元素呢,请看其remove()
方法源码:
|
|
remove(index)方法的实现与add(index, element) 方法的实现是类似的,区别在于前者是数组缩小。
除此之外,还提供了remove(Object o)方法用于移除特定值,remove(Object o, Object[] snapshot, int index)方法用于移除特定版本数组下的特定值,且前者的实现是以后者为基础的,故而前者在自己的实现中没有加锁。这里仅拿出第三个remove方法的源码来作分析:
|
|
这个remove方法给定要删除的值和一个数组,以及结束的位置。这个snapshot数组可以认为是某一个版本的array数组,当二者相同时,remove方法和remove(o)就几乎一样了;当二者不同时,即3、4步,则是记录当前数组中与要删除的值相同的那个元素的位置,此时说明snapshot数组已经修改过了,所以相同位置的那个元素已经不同了。
以上是CopyOnWriteArrayList的源码中重要属性和函数的实现剖析。
CopyOnWriteArraySet
了解了CopyOnWriteArrayList的实现之后,CopyOnWriteArraySet的实现就比较简单了,看一眼CopyOnWriteArraySet保存元素的结构就知道为何了:
|
|
可以看到CopyOnWriteArraySet的实现是基于CopyOnWriteArrayList来做的,CopyOnWriteArraySet提供的各种方法也都是通过CopyOnWriteArrayList来实现,原理基本相同,就不单独详细说明了。
CopyOnWrite适用场景
考虑到每次CopyOnWrite容器进行修改的时候都需要加锁和对容器进行拷贝,写的性能开销较大,所以更适合使用在读操作远远大于写操作的场景里,比如缓存、搜索引擎对某些关键词过滤使用的黑名单等。发生修改时候做copy,新老版本分离,保证读的高性能,适用于以读为主的情况。
因为CopyOnWrite容器只能保证最终一致性,所以不适用于对数据实时性要求较高的场景中,因为一个线程修改了数据,其他线程并不一定能够马上读取到新的数据。
关注我的公众号,获取更多关于面试、技术的文章及福利资源。
详解CopyOnWrite容器及其源码的更多相关文章
- spring事务详解(三)源码详解
系列目录 spring事务详解(一)初探事务 spring事务详解(二)简单样例 spring事务详解(三)源码详解 spring事务详解(四)测试验证 spring事务详解(五)总结提高 一.引子 ...
- 【Devops】【docker】【CI/CD】关于jenkins构建成功后一步,执行的shell命令详解+jenkins容器运行宿主机shell命令的实现方法
1.展示这段shell命令 +详解 #================================================================================= ...
- 移动端js触摸touch详解(附带案例源码)
移动端触摸滑动原理详解案例,实现过程通过添加DOM标签的触摸事件监听,并计算触摸距离,通过距离坐标计算触摸角度,最后通过触摸角度去判断往哪个方向触摸的. 触摸的事件列表 触摸的4个事件: touchs ...
- 详解web容器 - Jetty与Tomcat孰强孰弱
Jetty 基本架构 Jetty目前的是一个比较被看好的 Servlet 引擎,它的架构比较简单,也是一个可扩展性和非常灵活的应用服务器.它有一个基本数据模型,这个数据模型就是 Handler(处理器 ...
- ThreadLocal类详解:原理、源码、用法
以下是本文目录: 1.从数据库连接探究 ThreadLocal 2.剖析 ThreadLocal 源码 3. ThreadLocal 应用场景 4. 通过面试题理解 ThreadLocal 1.从数据 ...
- (二十三)原型模式详解(clone方法源码的简单剖析)
作者:zuoxiaolong8810(左潇龙),转载请注明出处,特别说明:本博文来自博主原博客,为保证新博客中博文的完整性,特复制到此留存,如需转载请注明新博客地址即可. 原型模式算是JAVA中最简单 ...
- AlexNet 网络详解及Tensorflow实现源码
版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载. 1. 图片数据处理 2. 卷积神经网络 2.1. 卷积层 2.2. 池化层 2.3. 全链层 3. AlexNet 4. 用Tensorflow搭 ...
- 设计模式之 原型模式详解(clone方法源码的简单剖析)
作者:zuoxiaolong8810(左潇龙),转载请注明出处,特别说明:本博文来自博主原博客,为保证新博客中博文的完整性,特复制到此留存,如需转载请注明新博客地址即可. 原型模式算是JAVA中最简单 ...
- 详解重定向(HTTP状态码301/302/303/307/408)附例子
本文为原创文章,转载请注明出处. 今天打算好好把状态码301.302.303.307.308好好撸一遍,并会测试下一些例子. 状态码的解释 我们都知道重定向与这几种状态码有关,来看下这几种HTTP状态 ...
随机推荐
- 2、Vue实战-配置篇-npm配置
引言: 如果刚开始使用 vue 并不了解 nodejs.npm 相关知识可以看我上一篇的实践,快速入门了解实战知识树. Vue实战-入门篇 上篇反思: 1.新的关注点:开发 vue 模板.如何使用本地 ...
- Redis-缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿、缓存一致性、并发竞争
缓存流程 在讲这五个问题之前,首先我们回顾下正常的缓存的使用流程 程序在处理请求时,会先从缓存中进行查询,如果缓存中没有对应的key,则会从数据库中查询,如果查询到结果,并将查询结果添加到缓存中去,反 ...
- python暴力破解压缩包密码
啥也不说,直接上代码 #-*-coding:utf-8-*- import zipfile #生成1-999999的数字密码表, 要是有别的密码类型,对密码表改造一下就可以了,也可以上网下载某些类型的 ...
- 【一头扎进Spring】 01 | 从 HelloWorld 开始看Spring
Spring 是一个开源框架. Spring 为简化企业级应用开发而生. 使用 Spring 可以使简单的 JavaBean 实现以前只有 EJB 才能实现的功能. Spring 是一个 IOC(DI ...
- 定时器之Quart.net(1)
第一步:Install-Package Quartz namespace ProjectEdb { class Program { static void Main(string[] args) { ...
- MySQL8.0.19安装
官网下载安装包:mysql-8.0.19-linux-glibc2.12-x86_64.tar.xz 安装环境:CentOS Linux release 7.5.1804 (Core) 解压安装包: ...
- Redis常用命令详细介绍
一.字符串 字符串键是Redis最基本的键值对类型,将一个单独的键和一个单独的值关联起来.通过字符串键,不仅可以存储和读取字符串,如果输入能被解释为整数和浮点数,还能执行自增或自减操作. 1.SET: ...
- mysql中更改字符集为utf8&&mysql中文输入不了问题解决
写给TT:对不起啦!! 嗯,输入不了中文,大多数问题是mysql的字符集设置的问题,当然,别的问题也有可能, 这里我们用两种方法设置mysql的字符集,图形化工具和命令行的方式(一种操作完即可) 一, ...
- ls命名 | Linux统计文件夹内的文件个数
ls命名 man ls -R 递归列出全部的目录内容 recusive -a 列出所有的文件(包括以 . 开头的隐藏文件) all -r 逆序排列 reverse -t 按照时间信息排序 time - ...
- 本地python3环境下运行报错CV2的问题
如上图,执行脚本后,报找不到指定的模块的错误 解决方法: 1.import cv2提示"Dll load failed:找不到指定的模块" 解决方法:那卸载掉opencv-cont ...