简介
copy OnWriteArrayList是ArrayList的线程安全版本，内部也是通过数组实现，每次对数组的修改都完全拷贝一份新的数组来修改，修改完了再替换掉老数组，这样保证了只阻塞写操作，不阻塞读操作，实现读写分离。
继承体系
public class CopyOnWriteArrayList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{...}
- CopyOnWriteArrayList实现了List，RandomAccess，Cloneable， java .io.Serializable等接口。
- CopyOnWriteArrayList实现了List，提供了基础的添加、删除、遍历等操作。
- CopyOnWriteArrayList实现了RandomAccess，提供了随机访问的能力。
- CopyOnWriteArrayList实现了Cloneable，可以被克隆。
- CopyOnWriteArrayList实现了Serializable，可以被序列化。
源码解析
属性
/** 用于修改时加锁 */final transient Reentrant lock lock = new ReentrantLock();
/** 真正存储元素的地方，只能通过getArray()/setArray()访问 */ private transient volatile Object[] array;
- lock：修改时加锁，使用transient修饰表示不自动序列化。
- array：存储元素的地方，使用transient修饰表示不自动序列化，使用 volatile 修饰表示一个 线程 对这个字段的修改另外一个线程立即可见。
构造方法
创建空数组。
public CopyOnWriteArrayList() {
// 所有对array的操作都是通过setArray()和getArray()进行
setArray(new Object[]);
}
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements;
If (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
// 如果c也是 Copy OnWriteArrayList类型
// 那么直接把它的数组拿过来使用
elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
else {
// 否则调用其 toArray ()方法将集合元素转化为数组
elements = c.toArray();
// 这里c.toArray()返回的不一定是Object[]类型
// 详细原因见ArrayList里面的分析
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(elements);
}
- 如果 c 是CopyOnWriteArrayList类型，直接把它的数组赋值给当前list的数组，注意这里是浅拷贝，两个集合共用同一个数组。
- 如果 c 不是CopyOnWriteArrayList类型，则进行拷贝把c的元素全部拷贝到当前list的数组中。
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}
- 把toCopyIn的元素拷贝给当前list的数组。
add(E e)方法
添加一个元素到末尾。
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 将旧数组元素拷贝到新数组中
// 新数组大小是旧数组大小加
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len +);
// 将元素放在最后一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
- 加锁；
- 获取元素数组；
- 新建一个数组，大小为原数组长度加1，并把原数组元素拷贝到新数组；
- 把新添加的元素放到新数组的末尾；
- 把新数组赋值给当前对象的array属性，覆盖原数组；
- 解锁。
add(int index, E element)方法
添加一个元素在指定索引处。
public void add(int index, E element) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 检查是否越界, 可以等于 len
if (index > len || index <)
throw new IndexOutOfBounds Exception ("Index: "+index+
", Size: "+len);
Object[] newElements;
int numMoved = len - index;
if (numMoved ==)
// 如果插入的位置是最后一位
// 那么拷贝一个n+的数组, 其前n个元素与旧数组一致
newElements = Arrays.copyOf(elements, len +);
else {
// 如果插入的位置不是最后一位
// 那么新建一个n+的数组
newElements = new Object[len +];
// 拷贝旧数组前index的元素到新数组中
System.arraycopy(elements,, newElements, 0, index);
// 将index及其之后的元素往后挪一位拷贝到新数组中
// 这样正好index位置是空出来的
System.arraycopy(elements, index, newElements, index +,
numMoved);
}
// 将元素放置在index处
newElements[index] = element;
setArray(newElements);
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
IndexOutOfBoundsException
len+
len+
addIfAbsent(E e)方法
添加一个元素如果这个元素不存在于集合中。
public boolean addIfAbsent(E e) {
// 获取元素数组, 取名为快照
Object[] snapshot = getArray();
// 检查如果元素不存在,直接返回false
// 如果存在再调用addIfAbsent()方法添加元素
return indexOf(e, snapshot,, snapshot.length) >= 0 ? false :
addIfAbsent(e, snapshot );
}
private boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 重新获取旧数组
Object[] current = getArray();
int len = current.length;
// 如果快照与刚获取的数组不一致
// 说明有修改
if (snapshot != current) {
// 重新检查元素是否在刚获取的数组里
int common = Math.min(snapshot.length, len);
for (int i =; i < common; i++)
// 到这个方法里面了, 说明元素不在快照里面
if (current[i] != snapshot[i] && eq(e, current[i]))
return false;
if (indexOf(e, current, common, len) >=)
return false;
}
// 拷贝一份n+的数组
Object[] newElements = Arrays.copyOf(current, len +);
// 将元素放在最后一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
addIfAbsent(E e, Object[] snapshot)
get(int index)
获取指定索引的元素，支持随机访问，时间复杂度为O(1)。
public E get(int index) {
// 获取元素不需要加锁
// 直接返回index位置的元素
// 这里是没有做越界检查的, 因为数组本身会做越界检查
return get(getArray(), index);
}
final Object[] getArray() {
return array;
}
private E get(Object[] a, int index) {
return (E) a[index];
}
- 获取元素数组；
- 返回数组指定索引位置的元素；
remove(int index)方法
删除指定索引位置的元素。
public E remove(int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 加锁
lock.lock();
try {
// 获取旧数组
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
E oldValue = get(elements, index);
int numMoved = len - index -;
if (numMoved ==)
// 如果移除的是最后一位
// 那么直接拷贝一份n-的新数组, 最后一位就自动删除了
setArray(Arrays.copyOf(elements, len -));
else {
// 如果移除的不是最后一位
// 那么新建一个n-的新数组
Object[] newElements = new Object[len -];
// 将前index的元素拷贝到新数组中
System.arraycopy(elements,, newElements, 0, index);
// 将index后面(不包含)的元素往前挪一位
// 这样正好把index位置覆盖掉了, 相当于删除了
System.arraycopy(elements, index +, newElements, index,
numMoved);
setArray(newElements);
}
return oldValue;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
- 加锁；
- 获取指定索引位置元素的旧值；
- 如果移除的是最后一位元素，则把原数组的前len-1个元素拷贝到新数组中，并把新数组赋值给当前对象的数组属性；
- 如果移除的不是最后一位元素，则新建一个len-1长度的数组，并把原数组除了指定索引位置的元素全部拷贝到新数组中，并把新数组赋值给当前对象的数组属性；
- 解锁并返回旧值；
size()方法
返回数组的长度。
public int size() {
// 获取元素个数不需要加锁
// 直接返回数组的长度
return getArray().length;
}