为什么 CopyOnWriteArrayList 需要对写入和读取操作进行复制？

如何解决为什么 CopyOnWriteArrayList 需要对写入和读取操作进行复制？

来自这个 article，它说：

当我们 使用任何修改方法——例如 add() 或 remove()—— copyOnWriteArrayList 的全部内容被复制到新的 内部副本。

由于这个简单的事实，我们可以安全地遍历列表， 即使发生并发修改。

当我们在 copyOnWriteArrayList 上调用 iterator() 方法时， 我们得到一个由不可变快照备份的迭代器 copyOnWriteArrayList 的内容。

它的内容是 ArrayList 中数据的精确副本，来自 迭代器的创建时间。即使在此期间有些 其他线程从列表中添加或删除一个元素，即 修改正在制作将用于的数据的新副本 从该列表中进一步查找数据。

接下来要问自己的简单问题是为什么两者都有？基本上，根据我的理解，写操作是对新副本进行的，而读操作是对集合的克隆进行的。

例如，如果写入是在新副本上完成的，则意味着我可以迭代“原始”集合 - 这意味着它不会受到影响。那么为什么要增加在另一个副本（快照）中存储元素的开销呢？或者相反的方向，如果我将元素存储在副本（快照）中，为什么需要在副本上进行写入，而我实际上是迭代克隆而不是“原始”集合（意味着快照永远不会改变）？

我希望这个问题是合法的，因为我确实检查了互联网上所有可能的来源，但没有一篇文章帮助我消除了这种困惑。我在这里错过了什么？

解决方法

CopyOnWriteArrayList 在您调用 iterator 时不会创建数组的副本，正如 docs 所说：

“快照”样式的迭代器方法使用对创建迭代器时数组状态的引用。

注意“参考”这个词。

这句话的措辞相当糟糕：

它的内容是从创建迭代器时起在 ArrayList 中的数据的精确副本。

这并不意味着当您调用 iterator() 时会创建该数组的副本。应该说：

它的内容与从创建迭代器时起在ArrayList中的数据相同。

该段更重要的一点是：

即使在此期间某个其他线程从列表中添加或删除了一个元素，该修改也会制作数据的新副本，该副本将用于从该列表中进行任何进一步的数据查找。

这意味着如果您创建一个迭代器，然后以某种方式继续改变列表，迭代器将看不到这些变化。为什么？因为突变是通过创建一个具有突变的新数组来完成的，但是迭代器正在迭代没有突变的旧数组。这就是我们说迭代器拍摄“快照”的原因。

这里有一些来自 OpenJDK 的代码来说明。

在iterator()中，它简单地创建了一个带有getArray()的COWIterator，它通过返回易失性array字段来获取快照：

final Object[] getArray() {
    return array;
}

...

public Iterator<E> iterator() {
    return new COWIterator<E>(getArray(),0);
}

和 mutator 方法，例如 add，设置 array 字段：

final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

...

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

我删除了（解锁）锁定代码，以便于查看发生了什么。