一、概述
CopyOnWriteArrayList是Java中一个并发集合类，它是一个线程安全的List，可以被多个线程同时访问，而且它的实现方式与其他线程安全的集合类不同，它使用了Copy-On-Write（写时复制）的技术来保证线程安全。
二、CopyOnWriteArrayList原理
Copy-On-Write的原理是，当有一个线程要修改CopyOnWriteArrayList中的元素时，它并不是直接在原来的数组上修改，而是将原来的数组进行一次复制，在复制出的新数组上进行修改，这样其他线程仍然可以安全地读取原来的数组。修改完成后，它将新的数组替换掉原来的数组。这样做的好处是，修改操作不会影响其他线程的读操作，因为读操作一直都是读取原来的数组。
三、CopyOnWriteArrayList源码
CopyOnWriteArrayList的源码中，其内部使用了一个volatile修饰的数组来存储数据，这个数组的类型为Object[]，这个数组就是CopyOnWriteArrayList中实际存储元素的地方。在进行写操作时，会先将原数组复制一份，然后在新数组上进行操作，最后再将新数组替换掉原数组。这样做虽然会有一定的开销，但是可以保证线程安全，同时也可以减少锁的使用。
CopyOnWriteArrayList提供了一些基本的操作，如add、remove、get、set等。需要注意的是，由于CopyOnWriteArrayList的实现方式，它的迭代器并不是强一致的，也就是说，在迭代的过程中，如果有其他线程修改了CopyOnWriteArrayList中的元素，迭代器可能会遗漏掉这些修改，因为它一直在迭代原来的数组。如果需要强一致性的迭代器，可以使用
Collections.synchronizedList方法将CopyOnWriteArrayList包装成一个线程安全的List，这样就可以获得强一致性的迭代器了。
总的来说，CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的List，它使用了Copy-On-Write的技术来保证线程安全。虽然这样做会有一定的开销，但是可以减少锁的使用，从而提高并发性能。需要注意的是，由于CopyOnWriteArrayList的实现方式，它的迭代器并不是强一致的，如果需要强一致性的迭代器，可以使用
Collections.synchronizedList方法将CopyOnWriteArrayList包装成一个线程安全的List。
下面我们具体看一下CopyOnWriteArrayList的源码实现。
1.类的成员变量
CopyOnWriteArrayList类的主要成员变量包括：
java复制代码 /**
* The lock protecting all mutators
*/
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/**
* The array, accessed only via getArray/setArray.
*/
private transient volatile Object[] array;
其中，lock是一个ReentrantLock对象，用于保证多线程对List进行修改时的同步；array是CopyOnWriteArrayList内部维护的一个数组，用于存储List中的元素。
2.构造方法
CopyOnWriteArrayList类提供了两个构造方法：
scss复制代码 /**
* Creates a new, empty list.
*/
public CopyOnWriteArrayList() {
setArray(new Object[0]);
}
/**
* Creates a new list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection of initially held elements
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public CopyOnWriteArrayList(Collection c) {
Object[] elements;
if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
elements = ((CopyOnWriteArrayList)c).getArray();
else {
elements = c.toArray();
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
}
setArray(elements);
}
第一个构造方法用于创建一个空的List，其内部维护的数组为空数组；第二个构造方法用于创建一个包含指定集合中元素的List，其中通过toArray方法获取集合中的元素，并将其复制到内部维护的数组中。
3.对外提供的方法
CopyOnWriteArrayList类提供了一系列方法，包括：
typescript复制代码 public int size() {...}
public boolean isEmpty() {...}
public boolean contains(Object o) {...}
public Object[] toArray() {...}
public T[] toArray(T[] a) {...}
public boolean add(E e) {...}
public boolean remove(Object o) {...}
public boolean containsAll(Collection c) {...}
public boolean addAll(Collection c) {...}
public boolean addAll(int index, Collection c) {...}
public boolean removeAll(Collection....
4.核心方法
CopyOnWriteArrayList的核心方法包括：
- add(E e)：将指定元素添加到列表末尾。
- add(int index, E element)：在列表指定位置插入指定元素。
- set(int index, E element)：替换列表指定位置的元素。
- remove(int index)：移除列表指定位置的元素。
- get(int index)：返回列表指定位置的元素。
- size()：返回列表中元素的数量。
- toArray()：返回包含列表所有元素的数组。
五、CopyOnWriteArrayList优缺点
通过以上分析，我们可以发现 CopyOnWriteArrayList 的核心思想是通过在修改时复制底层数组来实现线程安全性。这种实现方式有一些优点和缺点，下面我们来分别介绍一下。
优点：
- 高效的读取操作：由于读取操作不需要加锁，因此可以避免读写冲突导致的等待时间，从而提高读取操作的效率。
- 线程安全性：通过在修改时复制底层数组来实现线程安全性，从而避免了在修改操作中的读写冲突。
缺点：
- 内存占用：由于每次修改都需要复制底层数组，因此会占用更多的内存。
- 写操作效率低：由于每次写操作都需要复制底层数组，因此写操作的效率较低。
综上所述，CopyOnWriteArrayList 在读多写少的场景下具有较好的性能表现，但在写多读少的场景下则表现较差。因此，在使用 CopyOnWriteArrayList 时需要根据实际情况进行选择。
六、CopyOnWriteArrayList使用场景
最后，我们还需要注意一些 CopyOnWriteArrayList 的使用限制和注意事项：
- 只适用于小型列表：由于每次修改都需要复制底层数组，因此 CopyOnWriteArrayList 只适用于小型列表。对于大型列表，使用 CopyOnWriteArrayList 可能会导致内存占用过高。
- 适用于读多写少的场景：由于每次写操作都需要复制底层数组，因此 CopyOnWriteArrayList 适用于读多写少的场景。
- 不支持并发修改：由于每次修改都需要复制底层数组，因此 CopyOnWriteArrayList 不支持并发修改。如果需要支持并发修改，请使用其他线程安全的 List 实现。
- 迭代器快照：由于每次写操作都会复制底层数组，因此迭代器会返回一个快照，而不是列表的实时视图。如果在迭代过程中修改列表，可能会导致 ConcurrentModificationException 异常。
总之，CopyOnWriteArrayList 是一个非常有用的线程安全的 List 实现，它通过在修改时复制底层数组来实现线程安全性。在使用 CopyOnWriteArrayList 时需要注意其使用限制和注意事项，以充分发挥其优点，避免其缺点。
