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摘要：本文主要讲了Java中CopyOnWriteArrayList 、CopyOnWriteArraySet的源码分析

一、CopyOnWriteArrayList源码分析

CopyOnWriteArrayList在java的并发场景中用得其实并不是非常多，因为它并不能完全保证读取数据的正确性。其主要有以下的一些特点：
1、适合场景读多写少
2、不能保证读取数据一定是正确 的，因为get时是不加锁的
3、add、remove会加锁再来操作

下面来看看源码：
包含的数据结构

public class CopyOnWriteArrayList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
/** 重入锁*/
transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** 真正存放数据的结构*/
private volatile transient Object[] array;

其实它的数据结构非常简单，就是一个数组和一个重入锁。

构造函数有三个：

/**
* 构造函数,创建一个空数组
*/
public CopyOnWriteArrayList() {
setArray(new Object[0]);
}

/**
* 构造函数,从集合中来初始化列表
*/
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] elements = c.toArray();
if (elements.getClass() != Object[].class)
elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);//将elements数组内容都转换成Object类型
setArray(elements);
}

/**
* 构造函数,从数组来初始化列表
*/
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));//注意，都向上转型为Object类型
}

主要方法：

1、add时加锁

public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();//取得锁
try {
   Object[] elements = getArray();
   int len = elements.length;
   Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//将当前elements复制到一个长度加1的数组中
   newElements[len] = e;//设置最后一个元素为e
   setArray(newElements);//设置当前元素数组，在这里如果执行get时就有可能会出错
   return true;
} finally {
   lock.unlock();//释放锁
}

这里在注意这个方法：

addIfAbsent这个方法CopyOnWriteArraySet会用到（其实CopyOnWriteArraySet就是封装了一个CopyOnWriteArrayList，下文会说到）

 //如果已存在就不放入
 public boolean addIfAbsent(E e) {
	final ReentrantLock lock = this.lock;
	lock.lock();//取得锁
	try {
	    Object[] elements = getArray();
	    int len = elements.length;
	    Object[] newElements = new Object[len + 1];
	    for (int i = 0; i < len; ++i) { //一个一个元素取出来进行对比
		if (eq(e, elements[i]))
		    return false; // 跳出,list中已存在此元素
		else
		    newElements[i] = elements[i]; //一个一个拷贝到新数组
	    }
	    newElements[len] = e;
	    setArray(newElements);//设置新数组
	    return true;//加入成功
	} finally {
	    lock.unlock();//释放锁
	}
    }

2、删除时在加锁
删除方法一

public E remove(int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();//取得锁
try {
   Object[] elements = getArray();
   int len = elements.length;
   Object oldValue = elements[index];//查到要删除的元素
   int numMoved = len - index - 1;
   if (numMoved == 0)//删除的刚好是最后一个元素
     setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));//直接一次拷贝就可以完成
   else {
     Object[] newElements = new Object[len - 1];
     System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);//前半部分拷贝
     System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,numMoved);//后半部分拷贝
     setArray(newElements);//重新设置数组
   }
   return (E)oldValue;//返回删除的元素
} finally {
   lock.unlock();//释放锁
}
}

删除方法二

    public boolean remove(Object o) {
	final ReentrantLock lock = this.lock;
	lock.lock();
	try {
	    Object[] elements = getArray();
	    int len = elements.length;
	    if (len != 0) {
		int newlen = len - 1;
		Object[] newElements = new Object[newlen];//设置新数组大小

		for (int i = 0; i < newlen; ++i) {
		    if (eq(o, elements[i])) {
			// found one;  copy remaining and exit
			for (int k = i + 1; k < len; ++k)//找到一个，那么把后面的依次循环拷贝到新数组就完成此次操作
			newElements[k-1] = elements[k];
			setArray(newElements);//设置新数组
			return true;
		    } else
			newElements[i] = elements[i];//没有找到相等的元素
		}

		if (eq(o, elements[newlen])) {//判断是后一个是否相等
		    setArray(newElements);//设置新数组
		    return true;
		}
	    }
	    return false;//如果到这里，表明不包含这个元素，原数组的内容不做改变
	} finally {
	    lock.unlock();
	}
    }

3、get时不加锁

public E get(int index) {
return (E)(getArray()[index]);//直接取得数组对应的索引上的数据就返回了，这里在取得有可能原数组在取完成后就发生改变
}

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

4、contains时不加锁

public boolean contains(Object o) {
Object[] elements = getArray();
return indexOf(o, elements, 0, elements.length) >= 0;
}

private static int indexOf(Object o, Object[] elements,
int index, int fence) {
if (o == null) {
for (int i = index; i < fence; i++)
if (elements[i] == null)
return i;
} else {
for (int i = index; i < fence; i++)
if (o.equals(elements[i]))
return i;
}
return -1;
}

二、CopyOnWriteArraySet源码分析

CopyOnWriteArraySet的原理场景和CopyOnWriteArrayList一样，只不过是不能有重复的元素放入，它里面包含一个CopyOnWriteArrayList，真正调用的方法都 是CopyOnWriteArrayList的方法

数据结构：

public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E> implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5457747651344034263L;

private final CopyOnWriteArrayList<E> al; //只包含有一个CopyOnWriteArrayList
。。
}

可以看到就只有一个CopyOnWriteArrayList一个成员变量

其主要方法：

1、add方法

public boolean add(E e) {
return al.addIfAbsent(e); //调用CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法，如果数据重复返回false，不加入
}

2、remove方法

public boolean remove(Object o) {
return al.remove(o); //调用CopyOnWriteArrayList 的remove方法
}

3、CopyOnWriteArraySet没有get方法，只能通过Iterator来依次取

public Iterator<E> iterator() {
return al.iterator();//调用CopyOnWriteArrayList的iterator（）方法
}

而CopyOnWriteArrayList的iterator（）方法如下：

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

其中COWIterator是CopyOnWriteArrayList的一个内部类，其主要数据结构如下：

private static class COWIterator<E> implements ListIterator<E> {
//数组
private final Object[] snapshot;
//当前指针指向数组地址
private int cursor;

private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
cursor = initialCursor;
snapshot = elements;
}
。。。。。
}