1、ArrayList的实现原理是怎样的呢?
------》例如:ArrayList本质是实现了一个可变长度的数组。
假如这个数组的长度为10,调用add方法的时候,下标会移动到下一位,当移动到70%左右的时候。会创建一个新数组,而这个新数组的长度变成2倍或3倍等等。将原来的数据复制到新数组中,新的内容会接着添加下一位。这就是ArrayList的实现原理。
2、CopyOnWriteArrayList的实现原理是怎样的呢?
------》
它的实现原理是在ArrayList的实现原理的基础上实现了增强。get方法是没有线程安全性问题的(读)。而add方法时有线程安全问题的。在看源代码的时候,你就会发现,怎样做到多线程环境下能实现读和写不冲突呢?我们都知道一个普通方法上加了synchronized,在对共享资源(数组)写的时候,是无法对这数组进行读操作。
但是CopyOnWriteArrayList是可以在写的同时让用户进行读操作。其实现的原理是,目前有两个数组a,b。先将a的内容原封不动地复制到b中,写的时候要加锁,锁的不是a,而是锁b。写完之后,将原本指向a的指针,指向b。再进行读操作,就可以读到两个数据。
3、举例分析
java并发容器CopyOnWriteArrayList
顾名思义,当数组有变化时重新建立一个新的数组。其设计是对于线程安全容器Vector使用中出现问题的一种解.
在Vector容器中,当需要执行复合操作
代码1
class Observable
{
private List<Observer> observers=new Vector<Observer>(); public void addObserver(){...}
public void removeObserver(){...}
public void notify()
{
Iterator<Observer> itr=observers.iterator();
while(itr.hasNext()){
Observer observer=itr.next();
observer.notify();
}
return;
}
}
Observable中的notify方法在单线程中的实现是正常的,但在多线程中,由于在notify执行过程中observers数组的内容可能会发生改变,导致遍历失效.即使observers本身是线程安全的也于是无补
通常解决这个问题,可以使用同步方法或者加锁
代码2
class Observable
{
private List<Observer> observers=new Vector<Observer>(); public synchronized void addObserver(){...} public synchronized void removeObserver(){...} //同步方法
public synchronized void notify()
{
Iterator<Observer> itr=observers.iterator();
while(itr.hasNext()){
Observer observer=itr.next();
observer.notify();
}
return;
}
}
这样的解决方案中notify的同步导致另外一个问题,即活跃性问题.当observers中有很多元素或者每一个元素的notify方法调用需要很久时,此方法将长时间持有锁.导致其他任何想修改observers的行为阻塞.最后严重影响程序性能
CopyOnWriteArrayList即在这种场景下使用.一个需要在多线程中操作,并且频繁遍历.
其解决了由于长时间锁定整个数组导致的性能问题.
其解决方案即写时拷贝。
我们先来贴出使用CopyOnWriteArrayList的Observable代码
代码3
class Observable
{
private List<Observer> observers=new CopyOnWriteArrayList<Observer>(); public void addObserver(){...} public void removeObserver(){...} public void notify()
{
Iterator<Observer> itr=observers.iterator();
while(itr.hasNext()){
Observer observer=itr.next();
observer.notify();
}
return;
}
}
Observable的notify方法和代码1相同.但其不会有多线程同时操作的问题.其中的奥秘,通过分析源码可知
当CopyOnWriteArrayList添加或者删除元素时,其实现为根据当前数组重新建立一个新数组..
当我们获取CopyOnWriteArrayList的迭代器时,迭代器内保存当前数组的引用.之后如果别的线程改变CopyOnWriteArrayList中元素,则根据CopyOnWriteArrayList的特性,其实并没有改变这个迭代器指向数组的内容.
4、总结
在实际运用中,在多线程环境下,如果要对List进行读的操作次数远远比写操作大的话,必须考虑使用CopyOnWriteArrayList。如果写操作比较多的话,可以考虑使用我们的同步容器去做。(为什么写操作比较多的时候要使用我们同步容器去做呢?-----》因为通过源码可以知道,CopyOnWriteArrayList如果写操作比较多的时候,会占用很多的内存)