源码|并发一枝花之CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList的设计思想非常简单，但在设计层面有一些小问题需要注意。

JDK版本：oracle java 1.8.0_102

本来不想写的，但是github上CopyOnWriteArrayList的code results也有165k，为了流量还是写一写吧。

实现

看两个方法你就懂了。

读元素set()

public E get(int index) {return get(getArray(), index);
}
final Object[] getArray() {return array;
}

get()方法直接调用内部的getArray()方法，而getArray()方法则直接返回成员变量array。

我没明白为什么要再封装一层，而不是直接访问。

array指向一个数组，是CopyOnWriteArrayList的内部数据结构：

private transient volatile Object[] array;

敲黑板！！！

array是一个volatile变量，其读、写操作具有Happends-Before关系。具体来讲，线程W1通过set()方法“修改”集合后，线程R1能立刻通过get()方法得到array的最新值。

你可以理解为volatile变量的读、写是原子的，不过，我更希望你能从顺序和可见性的角度理解理解volatile、锁等具有偏序关系的操作。volatile的原理和用法见volatile关键字的作用、原理。

写元素set()

重点是set()方法：

public E set(int index, E element) {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {Object[] elements = getArray();E oldValue = get(elements, index);if (oldValue != element) {int len = elements.length;Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);newElements[index] = element;setArray(newElements);} else {// Not quite a no-op; ensures volatile write semanticssetArray(elements);}return oldValue;} finally {lock.unlock();}
}
final void setArray(Object[] a) {array = a;
}

set()方法也很简单，两个要点：

通过锁lock保护队列修改过程
在副本上修改，最后替换array引用

按照独占锁的思路，仅仅给写线程加锁是不行的，会有读、写线程的竞争问题。但是get()中明明没有加锁，为什么也没有问题呢？

通过加锁，保证同一时间最多只有一个写线程W1进入try block；假设要设置的值与旧值不同。9-10行首先将数据复制一份（此时，没有其他写线程能进入try block修改集合），11行在副本上修改相应元素，12行修改array引用。array是volatile变量，所以写的最新值对其他读线程、写线程都是可见的。

这就是所谓的“写时复制”。

其他问题

15行VOLATILE写的作用

实际上，15行的volatile写是多余的。这只是为了能从代码里理解到volatile写的语义，并不必要的保证什么——不过这种考虑也是不恰当的，反而使代码迷惑。一个类似的例子是addIfAbsent()：

public boolean addIfAbsent(E e) {Object[] snapshot = getArray();return indexOf(e, snapshot, 0, snapshot.length) >= 0 ? false :addIfAbsent(e, snapshot);
}
private boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot) {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {Object[] current = getArray();int len = current.length;if (snapshot != current) {// Optimize for lost race to another addXXX operationint common = Math.min(snapshot.length, len);for (int i = 0; i < common; i++)if (current[i] != snapshot[i] && eq(e, current[i]))return false;if (indexOf(e, current, common, len) >= 0)return false;}Object[] newElements = Arrays.copyOf(current, len + 1);newElements[len] = e;setArray(newElements);return true;} finally {lock.unlock();}
}

基本思想相同，17、19行都是直接返回，并没有做多余的“volatile写”。

在网上搜的话，还有很多其他观点。如果你认为我的观点是错误的，欢迎交流。