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什么是CopyOnWriteArrayList_写时复制容器如何解决并发修改异常

P粉602998670

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发布时间:2026-02-22 20:30:12

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来源于php中文网

原创

arraylist遍历时修改会抛concurrentmodificationexception,因其迭代器采用fail-fast机制,通过校验modcount检测结构性修改;copyonwritearraylist则通过写时复制+volatile引用实现安全并发读。

什么是copyonwritearraylist_写时复制容器如何解决并发修改异常

为什么遍历时修改 ArrayList 会抛 ConcurrentModificationException

根本不是“不能改”,而是 ArrayList 的迭代器在创建时记下了当时集合的修改计数 modCount,后续每次调用 next() 都会校验这个值是否被其他线程或本线程中途改过。一旦不一致,立刻抛异常——这是 fail-fast 机制,用来快速暴露错误,不是用来兜底的。

  • 单线程里边遍历边 list.add()list.remove() 也会触发,不只多线程
  • 哪怕只是两个线程:一个在 for-each,另一个在 add(),就稳崩
  • 它不保证数据最终一致,只保证“你乱来我马上喊停”

CopyOnWriteArrayList 是怎么绕过这个检查的

它根本不让“读”和“写”碰同一份数组。每次 add()remove()set() 都会:加锁 → 拷贝原数组 → 在新数组上操作 → 原子替换引用。而所有 get()iterator() 都直接读旧数组,完全不加锁。

  • 所以遍历时,哪怕别的线程正在 add(),你看到的仍是“快照”,不会触发 modCount 校验失败
  • iterator() 返回的是只读快照迭代器,调用它的 remove() 会直接抛 UnsupportedOperationException
  • 底层数组用 volatile 修饰,确保引用更新对所有线程立即可见

什么时候该用,什么时候不该用

CopyOnWriteArrayList 不是 ArrayList 的万能替代品,它是有明确适用边界的。

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  • ✅ 适合:读多写少(比如监听器列表、配置白名单)、写操作不频繁(每秒不超过几十次)、允许读到“短暂过期”数据
  • ❌ 别用:写密集场景(如高频日志收集),每次 add() 都要 Arrays.copyOf() 整个数组,内存和 CPU 开销陡增
  • ⚠️ 注意:它不保证弱一致性——比如你刚 add() 完立刻 size(),拿到的是新大小;但另一个线程还在遍历旧数组,看到的 size() 还是旧的

替代方案对比:别只会背名字

遇到 ConcurrentModificationException,光换 CopyOnWriteArrayList 不够,得看场景选对工具。

  • Vector:方法全加 synchronized,读写都串行,吞吐极低,基本只用于遗留代码兼容
  • Collections.synchronizedList(new ArrayList()):包装一层,读写都得手动同步块,否则 iterator() 仍可能崩;且遍历必须显式 synchronized(list)
  • ConcurrentHashMap 对应的是 Map 场景,别错配到 List

真正要并发读写同个列表,又写得不少,就得考虑是否该换数据结构——比如用 ConcurrentLinkedQueue 做生产者-消费者,而不是硬撑一个“既要又要”的列表。

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