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Java CopyOnWriteArrayList在并发环境下的特点

P粉602998670

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发布时间:2025-10-18 15:49:01

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来源于php中文网

原创

CopyOnWriteArrayList通过写时复制实现线程安全,读操作不加锁、性能高,写操作加锁并复制数组导致开销大,迭代器弱一致且不抛ConcurrentModificationException,适用于读多写少场景如配置缓存,但不适合高频写入。

java copyonwritearraylist在并发环境下的特点

CopyOnWriteArrayList 是 Java 中 java.util.concurrent 包提供的一个线程安全的 List 实现,特别适用于读多写少的并发场景。它通过一种“写时复制”(Copy-On-Write)的机制来保证线程安全,具有以下几个关键特点:

1. 写操作加锁,读操作不加锁

CopyOnWriteArrayList 中,所有修改操作(如 add、set、remove)都会先获取独占锁(ReentrantLock),然后将当前底层数组复制一份,在新数组上完成修改,最后用新数组替换旧数组。

而读操作(如 get、iterator 遍历)不需要加锁,直接访问当前的数组引用。这极大提升了读操作的性能,因为多个线程可以同时进行读取。

例如:多个线程同时调用 get(i) 时,不会阻塞彼此,效率高。

2. 线程安全性由“不可变性”保障

由于每次写操作都创建新的数组副本,原数组对其他正在读的线程保持不变。读线程看到的是快照级别的数据——即开始读时那一刻的数组状态。

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这种设计利用了“不可变对象天然线程安全”的特性,避免了读写冲突,也无需在读取时同步。

因此,迭代器不会抛出 ConcurrentModificationException,即使集合在遍历过程中被其他线程修改。

3. 弱一致性迭代器

CopyOnWriteArrayList 的迭代器是弱一致性的,意味着它不会反映迭代开始之后的修改。

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也就是说:

  • 迭代器基于创建时的数组快照
  • 后续添加或删除元素,不会体现在当前迭代中
  • 不会抛出异常,也不会漏掉已存在的元素

适合那些不需要实时一致性的读场景,比如事件监听器列表、观察者模式中的订阅列表等。

4. 写操作开销大,不适合高频写场景

每次写操作都要复制整个数组,时间复杂度为 O(n),内存开销也较大,特别是在集合元素较多时。

频繁写入会导致:

  • 大量临时数组对象,增加 GC 压力
  • 锁竞争加剧,写操作串行化
  • 数据延迟更新,不同线程可能短暂看到不同版本的数据

因此,它只推荐用于 读远多于写 的场景,比如配置信息缓存、监听器注册表等。

基本上就这些。CopyOnWriteArrayList 在读多写少的并发环境中表现优异,但要警惕其在高写负载下的性能问题。选择它时,关键是看是否能接受最终一致性以及写操作的成本。

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