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什么是CopyOnwrite

发布时间:2021-11-07 02:40:01

本篇内容介绍了“什么是CopyOnwrite”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

概念

CopyOnWrite 只是看字面意思就能看出来,就是在写入时复制,说得轻巧,写入时复制,具体是怎么实现的呢?

先来说说思想,具体怎么实现等下分析

CopyOnWrite  的思想就是:当向一个容器中添加元素的时候,不是直接在当前这个容器里面添加的,而是复制出来一个新的容器,在新的容器里面添加元素,添加完毕之后再将原容器的引用指向新的容器,这样就实现了写入时复制

你还记得在提到数据库的时候,一般都会说主从复制,读写分离吗?CopyOnWrite 的设计思想是不是和经常说的主从复制,读写分离如出一撤?

优缺点

了解概念之后,对它的优缺点应该就比较好理解了

优点就是,读和写可以并行执行,因为读的是原来的容器,写的是新的容器,它们之间互不影响,所以读和写是可以并行执行的,在某些高并发场景下,可以提高程序的响应时间

但是呢,你也看到了, CopyOnWrite  是在写入的时候,复制了一个新的容器出来,所以要考虑它的内存开销问题,又回到了在学算法时一直强调的一个思想:拿空间换时间

需要注意一下,它只保证数据的最终一致性。因为在读的时候,读取的内容是原容器里面的内容,新添加的内容是读取不到的

基于它的优缺点应该就可以得出一个结论:CopyOnWrite 适用于写操作非常少的场景,而且还能够容忍读写的暂时不一致  如果你的应用场景不适合,那还是考虑使用别的方法来实现吧

还有一点需要注意的是:在写入时,它会复制一个新的容器,所以如果有写入需求的话,最好可以批量写入,因为每次写入的时候,容器都会进行复制,如果能够减少写入的次数,就可以减少容器的复制次数

在 JUC 包下,实现 CopyOnWrite 思想的就是 CopyOnWriteArrayList & CopyOnWriteArraySet  这两个方法,本篇文章侧重于讲清楚 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList

在 CopyOnWriteArrayList 中,需要注意的是 add 方法:

public boolean add(E e) {         final ReentrantLock lock = this.lock;         // 在写入的时候,需要加锁,如果不加锁的话,在多线程场景下可能会被 copy 出 n 个副本出来         // 加锁之后,就能保证在进行写时,只有一个线程在操作         lock.lock();         try {             Object[] elements = getArray();             int len = elements.length;             // 复制原来的数组             Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);             // 将要添加的元素添加到新数组中             newElements[len] = e;             // 将对原数组的引用指向新的数组             setArray(newElements);             return true;         } finally {             lock.unlock();         }     }

在写的时候需要加锁,但是在读取的时候不需要添加

因为读取的是原数组的元素,对新数组没有什么影响,加了锁反而会增加性能开销

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

举个例子:

@Slf4j public class ArrayListExample {      // 请求总数     public static int clientTotal = 5000;      // 同时并发执行的线程数     public static int threadTotal = 200;      private static List<Integer> list = new ArrayList<>();      public static void  main(String[] args) throws Exception{         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();         final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);         final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);         for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {             final int count = i;             executorService.execute(()->{                 try {                     semaphore.acquire();                     update(count);                     semaphore.release();                 } catch (Exception e) {                     log.error("exception",e);                 }                 countDownLatch.countDown();             });         }         countDownLatch.await();         executorService.shutdown();         log.info("size:{}",list.size());     }     private static void update(int i){         list.add(i);     } }

上面是客户端请求 5000 次,有 200 个线程在同时请求,我使用的是 ArrayList 实现,咱们看下打印结果:

如果是线程安全的话,那么最后的结果应该是 5000 才对,多运行几次你会发现,每次程序的执行结果都是不一样的

如果是 CopyOnWriteArrayList 呢?

@Slf4j public class CopyOnWriteArrayListExample {      // 请求总数     public static int clientTotal = 5000;      // 同时并发执行的线程数     public static int threadTotal = 200;      private static List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();      public static void  main(String[] args) throws Exception{         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();         final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);         final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);         for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {             final int count = i;             executorService.execute(()->{                 try {                     semaphore.acquire();                     update(count);                     semaphore.release();                 } catch (Exception e) {                     log.error("excepiton",e);                 }                 countDownLatch.countDown();             });         }         countDownLatch.await();         executorService.shutdown();         log.info("size:{}",list.size());     }     private static void update(int i){         list.add(i);     } }

多运行几次,结果都是一样的:

由此可见, CopyOnWriteArrayList 是线程安全的

“什么是CopyOnwrite”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注血鸟云网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!


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