在Java中如何使用CopyOnWriteArrayList保证并发安全

CopyOnWriteArrayList通过写时复制实现线程安全,读操作不加锁、效率高,适用于读多写少、允许数据稍有过期的场景,但写操作需复制整个数组,性能开销大,适合监听器列表、配置缓存等低频更新场合。

在Java中如何使用CopyOnWriteArrayList保证并发安全

Java中,CopyOnWriteArrayListjava.util.concurrent 包提供的一个线程安全的 List 实现,适用于读多写少的并发场景。它通过“写时复制”机制来保证线程安全,避免了读操作加锁的开销。

什么是 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 在每次修改(如 add、set、remove)时,都会创建底层数组的一个新副本,修改在新副本上完成,然后替换原来的引用。读操作(如 get、迭代)不需要加锁,直接访问当前数组,因此读操作非常高效。

这种设计确保了读操作与写操作不会相互阻塞,适合以下场景:

  • 读操作远多于写操作
  • 允许读取的数据稍微过期(最终一致性)
  • 遍历频繁且需要避免 ConcurrentModificationException

基本使用方法

使用方式和普通 ArrayList 基本一致,但它是线程安全的:

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在Java中如何使用CopyOnWriteArrayList保证并发安全

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 CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();  // 多个线程可以安全地添加元素 list.add("item1"); list.add("item2");  // 安全遍历(无需同步) for (String item : list) {     System.out.println(item); }  // 获取元素 String first = list.get(0); 

适用场景与注意事项

虽然 CopyOnWriteArrayList 线程安全,但不是所有场景都适用。需要注意以下几点:

  • 写操作开销大:每次写都要复制整个数组,数据量大时性能较差
  • 内存占用:旧数组可能在 GC 前一直存在,尤其在频繁写操作时
  • 弱一致性迭代器:迭代器基于快照,不会反映写操作后的最新变化
  • 实时性要求高的场景不适用:刚写入的数据可能在另一线程中暂时看不到

何时选择 CopyOnWriteArrayList

推荐在以下情况使用:

  • 监听器列表、事件回调注册表等读多写少的结构
  • 配置信息的缓存列表,更新频率低但访问频繁
  • 需要安全遍历且不想手动加锁的并发环境

基本上就这些。只要理解它的“写时复制”机制,就能合理判断是否适合你的并发需求。不复杂但容易忽略的是写操作的性能代价。

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