ArrayList和CopyOnWriteArrayList##

參考：

• ArrayList和CopyOnWriteArrayList
• CopyOnWriteArrayList詳解

ArrayList###

• 底層是數(shù)組，初始大小為10
• 插入時會判斷數(shù)組容量是否足夠，不夠的話會進行擴容
• 所謂擴容就是新建一個新的數(shù)組，然后將老的數(shù)據(jù)里面的元素復制到新的數(shù)組里面
• 移除元素的時候也涉及到數(shù)組中元素的移動，刪除指定index位置的元素，然后將index+1至數(shù)組最后一個元素往前移動一個格

源碼:

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// 增
public boolean add(E e) {
    //進行數(shù)組容量判斷，不夠就擴容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

public void add(int index, E element) {
    //檢查是否會越界
    rangeCheckForAdd(index);
    //進行數(shù)組容量判斷，不夠就擴容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    //將index至數(shù)據(jù)最后一個元素整體往后移動一格，然后插入新的元素
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                    size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}


// 刪
public E remove(int index) {
    //判斷是否越界
    rangeCheck(index);

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    //若該元素不是最后一個元素的話，將index+1至數(shù)組最后一個元素整體向前移動一格
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}


// 改
public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);

    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

// 查
public E get(int index) {
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}

E elementData(int index) {return (E) elementData[index]; }

ArrayList的底層是數(shù)組，所以查詢的時候直接根據(jù)索引可以很快找到對應的元素，改也是如此，找到index對應元素進行替換。而增加和刪除就涉及到數(shù)組元素的移動，所以會比較慢。

CopyOnWriteArrayList###

• 實現(xiàn)了List接口
• 內(nèi)部持有一個ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
• 底層是用volatile transient聲明的數(shù)組 array
• 讀寫分離，寫時復制出一個新的數(shù)組，完成插入、修改或者移除操作后將新數(shù)組賦值給array

volatile （揮發(fā)物、易變的）：變量修飾符，只能用來修飾變量。volatile修飾的成員變量在每次被線程訪問時，都強迫從共享內(nèi)存中重讀該成員變量的值。而且，當成員變量發(fā)生變 化時，強迫線程將變化值回寫到共享內(nèi)存。這樣在任何時刻，兩個不同的線程總是看到某個成員變量的同一個值。

transient （暫短的、臨時的）：修飾符，只能用來修飾字段。在對象序列化的過程中，標記為transient的變量不會被序列化。

源碼：

// 增
public boolean add(E e) {
	final ReentrantLock lock = this.lock;
    //獲得鎖
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        //復制一個新的數(shù)組
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        //插入新值
        newElements[len] = e;
        //將新的數(shù)組指向原來的引用
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        //釋放鎖
        lock.unlock();
    }
}

   
public void add(int index, E element) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        if (index > len || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
                                                ", Size: "+len);
        Object[] newElements;
        int numMoved = len - index;
        if (numMoved == 0)
            newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        else {
            newElements = new Object[len + 1];
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1,
                             numMoved);
        }
        newElements[index] = element;
        setArray(newElements);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

// 刪
public E remove(int index) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    //獲得鎖
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        E oldValue = get(elements, index);
        int numMoved = len - index - 1;
        if (numMoved == 0)
            //如果刪除的元素是最后一個，直接復制該元素前的所有元素到新的數(shù)組
            setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
        else {
            //創(chuàng)建新的數(shù)組
            Object[] newElements = new Object[len - 1];
            //將index+1至最后一個元素向前移動一格
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                             numMoved);
            setArray(newElements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

// 改
public E set(int index, E element) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    //獲得鎖
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        E oldValue = get(elements, index);

        if (oldValue != element) {
            int len = elements.length;
            //創(chuàng)建新數(shù)組
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
            //替換元素
            newElements[index] = element;
            //將新數(shù)組指向原來的引用
            setArray(newElements);
        } else {
            // Not quite a no-op; ensures volatile write semantics
            setArray(elements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        //釋放鎖
        lock.unlock();
    }
}

// 查
//直接獲取index對應的元素
public E get(int index) {return get(getArray(), index);}
private E get(Object[] a, int index) {return (E) a[index];}

增刪改都需要獲得鎖，并且鎖只有一把，而讀操作不需要獲得鎖，支持并發(fā)。

CopyOnWrite的缺點####

CopyOnWrite容器有很多優(yōu)點，但是同時也存在兩個問題，即內(nèi)存占用問題和數(shù)據(jù)一致性問題。

• 內(nèi)存占用問題。因為CopyOnWrite的寫時復制機制，所以在進行寫操作的時候，內(nèi)存里會同時駐扎兩個對象的內(nèi)存，舊的對象和新寫入的對象
• 數(shù)據(jù)一致性問題。CopyOnWrite容器只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性，不能保證數(shù)據(jù)的實時一致性。所以如果你希望寫入的的數(shù)據(jù)，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。

CopyOnWriteArrayList為什么并發(fā)安全且性能比Vector好####

Vector是增刪改查方法都加了synchronized，保證同步，但是每個方法執(zhí)行的時候都要去獲得鎖，性能就會大大下降，而CopyOnWriteArrayList 只是在增刪改上加鎖，但是讀不加鎖，在讀方面的性能就好于Vector，CopyOnWriteArrayList支持讀多寫少的并發(fā)情況。

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本文來源：http://www.rwnh.cn/article38/coposp.html

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