Java中的Copy-On-Write 容器


  • Java中的Copy-On-Write 容器
  • CopyOnWrite容器
  • CopyOnWrite的缺点
  • CopyOnWriteArrayListDemo范例


CopyOnWrite容器

CopyOnWrite 容器即写时复制容器，原理就是当我们往一个容器添加元素时，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出新的容器，然后往新的容器进行添加元素，添加好之后，再将原来的容器引用指向新的容器。
这样的好处就是，我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，也不需要加锁，因为当前容器不会添加任何新的元素。
CopyOnWrite容器也是一个读写分离的思想。

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。

CopyOnWriteArrayListDemo范例

package com.chen.main;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * Created by CHEN on 2017/1/12.
 */
public class CopyOnWriteArrayListDemo {

    private static class ReadTask implements Runnable {
        List<String> list;

        public ReadTask(List<String> list) {
            this.list=list;
        }
        public void run() {
            for(String str:list) {
                System.out.println(str);
                System.out.println("读出:"+list.hashCode());
            }
        }

    }

    public static class WriteTask implements Runnable {
        List<String> list;
        int index;

        public WriteTask(List<String> list, int index) {
            this.list = list;
            this.index = index;
        }

        public void run() {
            System.out.println("修改"+index+"前:"+list.hashCode());
            list.remove(index);
            list.add(index,"write_"+index);
            System.out.println("修改"+index+"后:"+list.hashCode());
        }
    }

    public void run() {
        final int NUM =6;
//        List<String> list = new ArrayList<String>();   //使用普通的list
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();   //使用写时修改list
        for(int i=0;i<NUM;i++) {
            list.add("main_"+i);
        }
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(NUM);
        for(int i=0;i<NUM;i++) {
            service.execute(new ReadTask(list));
            service.execute(new WriteTask(list,i));
        }
        service.shutdown();
    }

    public static void main(String[] args) {
        new CopyOnWriteArrayListDemo().run();
    }
}