（一 mysql mvcc）有点像mysql的mvcc，给你个历史数据，我写的时候加锁，确保最终一致性

读－快照读 写－当前读

（二 ReadWriteLock）与jdk读写锁有一些区别

jdk读写锁 读与写相互阻塞，仅读读不阻塞

而这个读不阻塞写，写不阻塞读，仅写写阻塞

ReadWriteLock是强一致，这个是最终一致


提两个问题：

1.为什么要复制，写时加锁不就完了吗

2.扩容为什么＋1扩，而不是像ArrayList一样1.5扩


http://ifeve.com/java-copy-on-write/


Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。


CopyOnWriteArrayList的实现原理

在使用CopyOnWriteArrayList之前，我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。以下代码是向ArrayList里添加元素，可以发现在添加的时候是需要加锁的，否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。


​​01​​

​​public​​​​boolean​​​​add(T e) {​​


​​02​​

​​​​​​final​​​​ReentrantLock lock = ​​​​this​​​​.lock;​​


​​03​​

​​​​​​lock.lock();​​


​​04​​

​​​​​​try​​​​{​​


​​05​​



​​06​​

​​​​​​Object[] elements = getArray();​​


​​07​​



​​08​​

​​​​​​int​​​​len = elements.length;​​


​​09​​

​​​​​​// 复制出新数组​​


​​10​​



​​11​​

​​​​​​Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + ​​​​1​​​​);​​


​​12​​

​​​​​​// 把新元素添加到新数组里​​


​​13​​



​​14​​

​​​​​​newElements[len] = e;​​


​​15​​

​​​​​​// 把原数组引用指向新数组​​


​​16​​



​​17​​

​​​​​​setArray(newElements);​​


​​18​​



​​19​​

​​​​​​return​​​​true​​​​;​​


​​20​​



​​21​​

​​​​​​} ​​​​finally​​​​{​​


​​22​​



​​23​​

​​​​​​lock.unlock();​​


​​24​​



​​25​​

​​​​​​}​​


​​26​​



​​27​​

​​}​​


​​28​​



​​29​​

​​final​​​​void​​​​setArray(Object[] a) {​​


​​30​​

​​​​​​array = a;​​


​​31​​

​​}​​


读的时候不需要加锁，如果读的时候有多个线程正在向ArrayList添加数据，读还是会读到旧的数据，因为写的时候不会锁住旧的ArrayList。


​​1​​

​​public​​​​E get(​​​​int​​​​index) {​​


​​2​​

​​​​​​return​​​​get(getArray(), index);​​


​​3​​

​​}​​


JDK中并没有提供CopyOnWriteMap，我们可以参考CopyOnWriteArrayList来实现一个，基本代码如下：


​​01​​

​​import​​​​java.util.Collection;​​


​​02​​

​​import​​​​java.util.Map;​​


​​03​​

​​import​​​​java.util.Set;​​


​​04​​



​​05​​

​​public​​​​class​​​​CopyOnWriteMap<K, V> ​​​​implements​​​​Map<K, V>, Cloneable {​​


​​06​​

​​​​​​private​​​​volatile​​​​Map<K, V> internalMap;​​


​​07​​



​​08​​

​​​​​​public​​​​CopyOnWriteMap() {​​


​​09​​

​​​​​​internalMap = ​​​​new​​​​HashMap<K, V>();​​


​​10​​

​​​​​​}​​


​​11​​



​​12​​

​​​​​​public​​​​V put(K key, V value) {​​


​​13​​



​​14​​

​​​​​​synchronized​​​​(​​​​this​​​​) {​​


​​15​​

​​​​​​Map<K, V> newMap = ​​​​new​​​​HashMap<K, V>(internalMap);​​


​​16​​

​​​​​​V val = newMap.put(key, value);​​


​​17​​

​​​​​​internalMap = newMap;​​


​​18​​

​​​​​​return​​​​val;​​


​​19​​

​​​​​​}​​


​​20​​

​​​​​​}​​


​​21​​



​​22​​

​​​​​​public​​​​V get(Object key) {​​


​​23​​

​​​​​​return​​​​internalMap.get(key);​​


​​24​​

​​​​​​}​​


​​25​​



​​26​​

​​​​​​public​​​​void​​​​putAll(Map<? ​​​​extends​​​​K, ? ​​​​extends​​​​V> newData) {​​


​​27​​

​​​​​​synchronized​​​​(​​​​this​​​​) {​​


​​28​​

​​​​​​Map<K, V> newMap = ​​​​new​​​​HashMap<K, V>(internalMap);​​


​​29​​

​​​​​​newMap.putAll(newData);​​


​​30​​

​​​​​​internalMap = newMap;​​


​​31​​

​​​​​​}​​


​​32​​

​​​​​​}​​


​​33​​

​​}​​


实现很简单，只要了解了CopyOnWrite机制，我们可以实现各种CopyOnWrite容器，并且在不同的应用场景中使用。

CopyOnWrite的应用场景

CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。实现代码如下：


​​01​​

​​package​​​​com.ifeve.book;​​


​​02​​



​​03​​

​​import​​​​java.util.Map;​​


​​04​​



​​05​​

​​import​​​​com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap;​​


​​06​​



​​07​​

​​/**​​


​​08​​

​​​​​​* 黑名单服务​​


​​09​​

​​​​​​*​​


​​10​​

​​​​​​* @author fangtengfei​​


​​11​​

​​​​​​*​​


​​12​​

​​​​​​*/​​


​​13​​

​​public​​​​class​​​​BlackListServiceImpl {​​


​​14​​



​​15​​

​​​​​​private​​​​static​​​​CopyOnWriteMap<String, Boolean> blackListMap = ​​​​new​​​​CopyOnWriteMap<String, Boolean>(​​


​​16​​

​​​​​​1000​​​​);​​


​​17​​



​​18​​

​​​​​​public​​​​static​​​​boolean​​​​isBlackList(String id) {​​


​​19​​

​​​​​​return​​​​blackListMap.get(id) == ​​​​null​​​​? ​​​​false​​​​: ​​​​true​​​​;​​


​​20​​

​​​​​​}​​


​​21​​



​​22​​

​​​​​​public​​​​static​​​​void​​​​addBlackList(String id) {​​


​​23​​

​​​​​​blackListMap.put(id, Boolean.TRUE);​​


​​24​​

​​​​​​}​​


​​25​​



​​26​​

​​​​​​/**​​


​​27​​

​​​​​​* 批量添加黑名单​​


​​28​​

​​​​​​*​​


​​29​​

​​​​​​* @param ids​​


​​30​​

​​​​​​*/​​


​​31​​

​​​​​​public​​​​static​​​​void​​​​addBlackList(Map<String,Boolean> ids) {​​


​​32​​

​​​​​​blackListMap.putAll(ids);​​


​​33​​

​​​​​​}​​


​​34​​



​​35​​

​​}​​


代码很简单，但是使用CopyOnWriteMap需要注意两件事情：

1. 减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。

2. 使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。

CopyOnWrite的缺点

CopyOnWrite容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下。

内存占用问题。因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，应用响应时间也随之变长。

针对内存占用问题，可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。

数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。