CopyOnWriteArrayList详解

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1️⃣ 什么是 CopyOnWriteArrayList？

• java.util.concurrent 包下的 线程安全的 List
• 读多写少场景下的性能优选
• 核心思想：写时复制（Copy-On-Write）

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2️⃣ 底层原理

• 内部维护一个 volatile Object[] array
• 读操作：直接读取数组，不加锁，性能极高
• 写操作（增删改）：
  • 加 ReentrantLock 互斥锁
  • 把原数组 复制一份新数组
  • 在新数组上操作
  • 操作完成后，替换原数组引用（volatile 保证可见性）

核心源码（add()）

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

可以看到： ✅ 每次写都是复制一份新数组
✅ 写的时候加锁
✅ 读的时候完全无锁直接读取数组

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3️⃣ 适用场景（非常重要⚠️）

读多写少 比如：

• 监听器列表
• 配置缓存
• 黑白名单
• 菜单、字典缓存

读操作 非常频繁，写操作 偶尔才发生

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4️⃣ 优缺点总结

优点 ✅	缺点 ❌
读操作无锁，性能极高	写操作开销大，涉及数组复制（O(n)）
读写分离，读操作不会阻塞	不适合高并发写场景（大量写时性能很差）
线程安全，避免并发修改异常（fail-safe）	内存占用大，频繁写会导致大量冗余对象产生

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5️⃣ 面试/实战高频知识点

✅ 为什么适合读多写少？

读不加锁，直接基于 volatile array 读取，超快！

✅ 为什么不会 ConcurrentModificationException？

因为写操作直接复制新数组，读操作永远看旧数组，天然 fail-safe。

✅ 和 ArrayList 区别？

特性	ArrayList	CopyOnWriteArrayList
线程安全	❌ 否	✅ 是
读性能	快	快（无锁）
写性能	快	慢（需要复制）
适用场景	单线程 or 手动加锁	读多写少并发场景

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6️⃣ 注意⚠️

• Iterator 遍历时，基于快照，线程安全，但不会感知后续的写入

for (String s : cowList) {
    // 安全，遍历的是旧数组
}

• 不适合频繁写的场景！

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7️⃣ 示例代码

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        list.add("A");
        list.add("B");
        list.add("C");

        // 读操作无锁，超快
        list.forEach(System.out::println);

        // 写时复制，线程安全
        list.add("D");
    }
}

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✅ 总结（背下来面试直接用）

CopyOnWriteArrayList 是线程安全的 List，核心是写时复制（Copy-On-Write）。
读操作无锁，性能高；写操作加锁并复制新数组，适合读多写少场景。
天然避免 ConcurrentModificationException，遍历安全。