java并发数据结构之CopyOnWriteArrayList-icode9专业技术文章分享
2023/1/1 1:23:57
本文主要是介绍java并发数据结构之CopyOnWriteArrayList-icode9专业技术文章分享,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的List实现,其在对对象进行读操作时,由于对象没有发生改变,因此不需要加锁,反之在对象进行增删等修改操作时,它会先复制一个对象副本,然后对副本进行修改,最后将修改后的副本对象写回,从而保证操作的线程安全,下面我们看一下具体的代码实现。
构造函数
通过CopyOnWriteArrayList链表的构造,可以看出主要是依赖ReentrantLock与数组实现线程安全的链表
/** The lock protecting all mutators */ final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); /** The array, accessed only via getArray/setArray. */ private transient volatile Object[] array; /** * Creates an empty list. */ public CopyOnWriteArrayList() { setArray(new Object[0]); }
写操作
add实现
add是一个标准的使用ReentrantLock加锁保证线程安全操作的实现
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock();//加锁 try { Object[] elements = getArray();//获取自身数组对象 int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//copy一个副本对象 newElements[len] = e;//赋值 setArray(newElements);//把对象写回去 return true; } finally { lock.unlock();//释放锁 } } /** * Inserts the specified element at the specified position in this * list. Shifts the element currently at that position (if any) and * any subsequent elements to the right (adds one to their indices). * * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ public void add(int index, E element) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray();//获取自身数组对象 int len = elements.length; if (index > len || index < 0)//判断是否越界 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+len); Object[] newElements; int numMoved = len - index;//计算需要移动的数组长度 if (numMoved == 0) newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); else { newElements = new Object[len + 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1, numMoved); } newElements[index] = element;//赋值 setArray(newElements);//把对象写回去 } finally { lock.unlock();//释放锁 } }
remove实现
在remove的实现中我们可以看到在实际执行操作之前,会对对象的线程安全进行再次检查,另外在执行定位下标操作时基于原有下标进行分段定位的优化,一定概率上会降低循环复杂度
public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock();//加锁 try { Object[] elements = getArray();//获取自身数组对象 int len = elements.length; E oldValue = get(elements, index);//根据下标取值 int numMoved = len - index - 1;//计算需要移动的数组长度 if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { Object[] newElements = new Object[len - 1];//声明一个新数组 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); setArray(newElements); } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } } public boolean remove(Object o) { Object[] snapshot = getArray(); int index = indexOf(o, snapshot, 0, snapshot.length);//遍历数组定位元素下标 return (index < 0) ? false : remove(o, snapshot, index); } /** * A version of remove(Object) using the strong hint that given * recent snapshot contains o at the given index. */ private boolean remove(Object o, Object[] snapshot, int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock();//加锁 try { Object[] current = getArray(); int len = current.length; //以下这段代码保证数据线程安全,再次对数组是否发生改变进行判断,如果发生改变进行分段轮询,提高效率 if (snapshot != current) findIndex: {//这里判断数组是否已经被修改,如果有修改就重新定位下标 int prefix = Math.min(index, len);//取最小值 for (int i = 0; i < prefix; i++) {//提高效率先按最小循环次数遍历 if (current[i] != snapshot[i] && eq(o, current[i])) { index = i; break findIndex; } } if (index >= len)//下标超过当前数组长度返回false return false; if (current[index] == o)//下标未改变,直接返回 break findIndex; index = indexOf(o, current, index, len);//遍历剩余部分 if (index < 0) return false; } Object[] newElements = new Object[len - 1];//创建一个长度len - 1的数组,执行复制操作 System.arraycopy(current, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(current, index + 1, newElements, index, len - index - 1); setArray(newElements);//覆盖原数组 return true; } finally { lock.unlock(); } }
读操作
读操作非常简单,无需加锁
/** * {@inheritDoc} * * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ public E get(int index) { return get(getArray(), index); } @SuppressWarnings("unchecked") private E get(Object[] a, int index) { return (E) a[index]; }
通过对源码的分析,可以看到CopyOnWriteArrayList只在需要保证线程安全的写操作上加锁,核心思想就是减少锁竞争,从而提高并发时的读取性能,适用于写少读多的应用场景。
以上就是对CopyOnWriteArrayList内部核心源码的基本走读与解析,其线程安全的实现模式很有代表意义,十分值得初学者参考与学习,希望对大家能有所帮助,其中如有不足与不正确的地方还望指正与海涵,十分感谢。
标签:Java,For,语法,编译代码,方法,ArrayList,代码 来源:
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