CopyOnWrite 思想及其套用場景

作者：飛狗科技
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CopyOnWrite（寫入時復制）思想

CopyOnWrite（簡稱COW，中文意思是：寫入時復制）就是在進行寫操作時，先復制要改變的物件，對副本進行寫操作，完成對副本的操作後，把原有物件的參照指向副本物件。

CopyOnWrite采用了讀寫分離的思想解決了執行緒安全且支持讀多寫少等問題

關鍵點

CopyOnWriteArrayList的實作原理

/** The lock protecting all mutators */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
private transient volatile Object[] array;
/**
* 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();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
returntrue;
} finally {
lock.unlock();
}
}

volatile

volatile （揮發物、易變的）：變量修飾詞，只能用來修飾變量。volatile修飾的成員變量在每次被執行緒存取時，都強迫從共享記憶體中重讀該成員變量的值。而且，當成員變量發生變 化時，強迫執行緒將變化值回寫到共享記憶體。這樣在任何時刻，兩個不同的執行緒總是看到某個成員變量的同一個值。

transient

transient 只能用來修飾欄位。在物件序列化的過程中，標記為transient的變量不會被序列化。

CopyOnWrite的缺點

CopyOnWrite容器有很多優點，但是同時也存在兩個問題，即記憶體占用問題和數據一致性問題。所以在開發的時候需要註意一下。

記憶體占用問題。

因為CopyOnWrite的寫時復制機制，所以在進行寫操作的時候，記憶體裏會同時駐紮兩個物件的記憶體，舊的物件和新寫入的物件（註意:在復制的時候只是復制容器裏的參照，只是在寫的時候會建立新物件添加到新容器裏，而舊容器的物件還在使用，所以有兩份物件記憶體）。如果這些物件占用的記憶體比較大，比如說200M左右，那麽再寫入100M數據進去，記憶體就會占用300M，那麽這個時候很有可能造成頻繁的Yong GC和Full GC。之前我們系統中使用了一個服務由於每晚使用CopyOnWrite機制更新大物件，造成了每晚15秒的Full GC，套用響應時間也隨之變長。
針對記憶體占用問題，可以透過壓縮容器中的元素的方法來減少大物件的記憶體消耗，比如，如果元素全是10進制的數位，可以考慮把它壓縮成36進制或64進制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的並行容器，如ConcurrentHashMap。

數據一致性問題。

CopyOnWrite容器只能保證數據的最終一致性，不能保證數據的即時一致性。所以如果你希望寫入的的數據，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。