CopyOnWriteArrayList 详细讲解以及示范

CopyOnWriteArrayList是Java集合框架中的一种线程安全的列表实现，特别适用于读多写少的并发场景。

它是通过“写时复制”（Copy-On-Write）策略来保证线程安全的，这意味着当有线程尝试修改列表时，它会先复制原列表到一个新的列表中进行修改，修改完成后，再将原引用指向新的列表，而读取操作则总是安全的，不会阻塞其他读取线程。这种方式减少了同步开销，提高了读取性能，但写操作成本较高，因为每次写都需要复制整个列表。

特点

• 线程安全: 读写分离的设计，读取不需要加锁。
• 适合读多写少: 写操作较慢，因为涉及复制整个数组，但读操作非常快，因为没有锁竞争。
• 非实时性: 写操作后，新元素不会立即对所有读线程可见，直到它们读取的新数组。

常用方法

• add(E e): 添加元素，如果需要则复制数组。
• remove(Object o): 删除指定元素，如果需要则复制数组。
• set(int index, E element): 替换指定位置的元素，如果需要则复制数组。
• get(int index): 读取指定位置的元素，无需加锁。
• size(): 返回列表大小，也无需加锁。

示例

下面是一个使用CopyOnWriteArrayList的简单示例，展示如何在多线程环境下安全地添加和遍历元素。

import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class CopyOnWriteArrayListDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个CopyOnWriteArrayList实例CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();// 添加初始元素list.add("A");list.add("B");list.add("C");// 创建一个线程来添加元素new Thread(() -> {for (int i = 1; i <= 5; i++) {list.add("Thread-Adding-" + i);try {Thread.sleep(100); // 模拟延时，让效果更明显} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}).start();// 主线程遍历列表Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());// 注意：这里没有并发修改异常的风险，因为CopyOnWriteArrayList在迭代时会处理并发修改try {Thread.sleep(200); // 让主线程稍作停顿，以便观察效果} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

在这个示例中，我们创建了一个CopyOnWriteArrayList实例并初始化了一些元素。然后启动了一个新线程不断向列表中添加元素，而主线程则遍历并打印列表。由于CopyOnWriteArrayList的特性，即使在遍历过程中有其他线程修改了列表，也不会抛出ConcurrentModificationException异常，保证了遍历过程的安全性。不过，需要注意的是，由于写时复制的机制，遍历到的可能是修改前或修改后的状态，即遍历结果可能不是实时的。