CopyOnWriteArrayList通过写时复制实现线程安全，读操作无锁、写操作复制数组并替换引用，适用于读多写少场景如事件监听器列表，但需注意内存开销大、迭代器弱一致性和写延迟问题，不适合频繁修改或强一致性要求的场景。
在多线程环境下操作集合时，线程安全是必须考虑的问题。Java 提供了多种方式来保证集合的线程安全性，其中 CopyOnWriteArrayList 是并发包 java.util.concurrent 中一个重要的线程安全列表实现。它适用于读多写少的场景，能够在不使用显式同步锁的情况下提供高效的并发访问。
什么是 CopyOnWriteArrayList？
CopyOnWriteArrayList 是一种线程安全的随机访问列表，其核心机制是“写时复制”（Copy-On-Write）。这意味着每当对列表进行修改操作（如 add、set、remove）时，它不会直接修改原始数组，而是先复制一份新的数组，在新数组上完成修改，然后将内部引用指向新数组。整个过程对读操作无阻塞。
由于读操作不需要加锁，因此在读远多于写的应用场景中性能优异。典型应用场景包括事件监听器列表、观察者模式中的订阅列表等。
如何正确使用 CopyOnWriteArrayList
使用 CopyOnWriteArrayList 非常简单，只需像使用普通 ArrayList 一样调用其方法即可，所有操作天然线程安全。
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示例代码：
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class SafeListExample {
private static CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();
public static void main(String[] args) {
// 启动多个线程进行读写
Thread writer = new Thread(() -> {
list.add("item-" + System.currentTimeMillis());
try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
});
Thread reader = new Thread(() -> {
for (String item : list) {
System.out.println("Read: " + item);
}
});
writer.start();
reader.start();
}
}
在这个例子中，即使多个线程同时读写 list，也不会出现 ConcurrentModificationException 或数据不一致问题。
使用注意事项与经验总结
虽然 CopyOnWriteArrayList 使用方便，但在实际应用中需要注意以下几点：
- 适合读多写少的场景：每次写操作都会复制整个底层数组，开销较大。如果频繁修改列表，性能会明显下降。
- 迭代器弱一致性：迭代器基于创建时的快照，不会反映后续的修改。这意味着你无法通过迭代器感知到列表的实时变化，但也不会抛出异常。
- 内存占用较高：在写操作期间，旧数组和新数组会同时存在一段时间，可能增加 GC 压力。
- 实时性要求高的写操作不适合：由于写操作不是立即对所有线程可见（取决于引用替换时机），不适合需要强一致性的场景。
- 不能用于替代 synchronizedList：虽然都线程安全，但行为和性能特征不同。synchronizedList 适合读写均衡且需强一致性的场景。
适用场景推荐
以下是 CopyOnWriteArrayList 典型的使用场景：
- 维护事件监听器或回调函数列表，注册和注销不频繁，但通知事件频繁。
- 缓存配置信息的只读副本，偶尔刷新。
- 在高并发服务中保存静态元数据，如可用服务节点列表。
基本上就这些。只要理解“写时复制”的机制，并根据业务特点判断是否属于读多写少的场景，就能合理使用 CopyOnWriteArrayList 提升程序的并发性能。不复杂但容易忽略的是它的内存和一致性代价，使用前务必权衡清楚。
