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CopyOnWriteArrayList 是一个线程安全的 ArrayList，其核心思想是“写时复制”，即每当我们对列表进行修改（添加、删除、更新元素）时，它都会先创建该列表的一个副本，然后在这个副本上进行修改。修改完成后，它会将原来的列表引用指向新修改过的副本。这种机制有效减少了线程之间的竞争，因为读操作可以安全地访问列表，而不需要担心写操作同时发生的情况。

copy-on-Write 体现的是一种读写分离的思想。

CopyOnWriteArrayList 实现原理

原理

写时复制原理图：

CopyOnWriteArrayList 的实现原理比较简单，源码也很简单，我们大致看下就可以了。

结构

CopyOnWriteArrayList 使用一个 volatile 类型的数组来存储数据，volatile 保证这个数组引用的可见性，当数组发生变化时，其他所有线程都能立即看到这个变化。

private transient volatile Object[] array;

同时为了保证线程安全，CopyOnWriteArrayList 新建了一个 Object 锁对象。

final transient Object lock = new Object();

添加元素

当我们需要添加一个元素时，CopyOnWriteArrayList会先锁定整个类（利用 object 锁对象），然后复制一个新的数组，大小为原数组大小加 1，然后将新元素添加到新数组的末尾，最后再将引用指向新的数组。

    public boolean add(E e) {
        synchronized (lock) {
            Object[] es = getArray();
            int len = es.length;
            es = Arrays.copyOf(es, len + 1);
            es[len] = e;
            setArray(es);
            return true;
        }
    }

这里为什么只 + 1 呢？因为 CopyOnWriteArrayList 的使用场景是读多写少的场景，旨在优化读操作，选择牺牲了写的性能。只 + 1 的原因是为了减少内存占用和复制成本。如果每次增加的空间过多，将导致不必要的内存浪费，特别是在元素添加不频繁的情况下。有小伙伴说，多加点又如何呢？多加点说明你写的场景有点儿多，这个时候你要考虑的就不是 CopyOnWriteArrayList 了。

读取元素

CopyOnWriteArrayList 旨在优化读操作，所以读取是无锁的。由于所有的修改操作都会创建一个新的数组，所以不会出现并发问题。

    public E get(int index) {
        return elementAt(getArray(), index);
    }

缺点

内存占用和复制开销：CopyOnWriteArrayList 在每次修改时都需要复制整个列表，这可能会导致较高的内存占用和复制开销。因此，如果列表较大或者写操作频繁，CopyOnWriteArrayList 可能不是好的选择。
数据一致性问题：：CopyOnWriteArrayList 提供的迭代器是弱一致性的。这意味着在遍历元素时是基于列表的某个固定版本进行的，即使后续有修改操作，迭代器看到的内容也不会改变。

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Java 面试宝典：CopyOnWriteArrayList底层原理是什么？

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