在Java中如何使用CopyOnWriteArrayList实现线程安全操作_CopyOnWriteArrayList使用指南

CopyOnWriteArrayList通过写时复制实现线程安全，读操作无锁高效，适用于读多写少场景，如监听器列表；每次写操作复制整个数组，性能开销大，迭代器提供弱一致性视图，不支持删除操作，适合高并发读取但不适合频繁写入或需强一致性的场景。

在多线程环境下，对集合的并发修改容易引发异常或数据不一致问题。Java 提供了 CopyOnWriteArrayList 来解决这一问题，它是一种线程安全的 List 实现，特别适用于读多写少的场景。

什么是 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 是 java.util.concurrent 包下的一个线程安全的可变列表。它的核心机制是“写时复制”（Copy-on-Write）：每当有写操作（如 add、set、remove）发生时，它不会直接修改原数组，而是先复制一份新的数组，在新数组上完成修改，然后将内部引用指向新数组。这个过程保证了读操作不需要加锁，始终读取的是完整的快照数据。

这种设计使得读操作非常高效，适合高并发读取的场景，但写操作由于涉及数组复制，开销较大，不适合频繁写入的环境。

如何使用 CopyOnWriteArrayList 进行线程安全操作

使用 CopyOnWriteArrayList 与使用普通 ArrayList 非常相似，只是它自动保证了线程安全，无需额外同步控制。

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1. 创建实例

可以直接通过无参构造函数创建：

也可以从已有集合初始化：

2. 添加元素

调用 add 方法添加元素，线程安全：

每次 add 都会触发一次数组复制，所以多个线程同时 add 不会互相干扰。

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3. 删除元素

remove 操作也是线程安全的：

同样会复制底层数组，更新后再替换引用。

4. 遍历元素

遍历时不会抛出 ConcurrentModificationException，因为迭代器基于创建时的快照：

注意：迭代器无法支持 remove 操作（会抛出 UnsupportedOperationException），因为它不能修改快照。

适用场景与注意事项

CopyOnWriteArrayList 并非万能，需结合实际场景使用。

• 适合读多写少的场景：例如监听器列表、配置缓存等，读取远多于修改。
• 写操作性能较低：每次写都要复制整个数组，数据量大时影响明显。
• 弱一致性迭代器：迭代过程中看不到新增或删除的元素，只反映开始遍历时的状态。
• 内存占用较高：存在新旧两个数组短暂共存的情况，GC 压力略大。
• 不适用于需要实时一致性的场景：比如要求遍历时立即看到最新变更的业务逻辑。

与其他线程安全 List 的对比

对比 Vector 和 Collections.synchronizedList，CopyOnWriteArrayList 的优势在于：

• 读操作完全无锁，性能更高。
• 迭代时不抛出并发修改异常。

而 synchronizedList 虽然写操作较快，但读写都需要获取锁，竞争激烈时性能下降明显。

基本上就这些。在合适的场景下使用 CopyOnWriteArrayList，可以有效提升并发程序的稳定性和读取性能。关键是理解它的“写时复制”机制和弱一致性特点，避免误用导致预期外行为。

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