在Java中使用CopyOnWriteArrayList

Question

我现在正在学习java.util.concurrent。我在试着理解CopyOnWriteArrayList。

正如我所理解的，这个类看起来像ArrayList，但是线程是安全的。如果你有大量的阅读和较少的写作，这门课非常有用。

这是我的例子。我如何使用它(只是为了学习的目的)？

我能那样用吗？

package Concurrency;

import java.util.concurrent.*;

class Entry {
    private static int count;
    private final int index = count++;
    public String toString() {
        return String.format(
                    "index:%-3d thread:%-3d", 
                    index, 
                    Thread.currentThread().getId()); 
    }

}

class Reader implements Runnable {
    private CopyOnWriteArrayList<Entry> list;
    Reader(CopyOnWriteArrayList<Entry> list) { this.list = list; }
    public void run() {
            try {
                while(true) {
                    if(!list.isEmpty())
                        System.out.println("-out " + list.remove(0));
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                return;
            }
    }
}


class Writer implements Runnable {
    private CopyOnWriteArrayList<Entry> list;
    Writer(CopyOnWriteArrayList<Entry> list) { this.list = list; }
    public void run() {
        try {
            while(true) {
                Entry tmp = new Entry();
                System.out.println("+in  " + tmp);
                list.add(tmp);
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            return;
        }
    }
}

public class FourtyOne {
    static final int nThreads = 7;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CopyOnWriteArrayList<Entry> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);
        exec.submit(new Writer(list));
        for(int i = 0; i < nThreads; i++)
            exec.submit(new Reader(list));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        exec.shutdownNow();
    }

}

Answer 1

请注意，在您的例子中，您的一个作者的写作速度是给定读者的10倍，造成了大量的复制。还请注意，您的阅读器也在对列表执行写操作(remove())。

在这种情况下，您以惊人的速度写入列表，这会导致严重的性能问题，因为每次更新此列表时都会使用大量内存。

只有当同步开销存在问题且读取与结构修改的比率很高时，才会使用CopyOnWriteArrayList。当一个或多个读取器试图同时访问列表时，整个数组副本的成本将通过性能提高来摊销。这与传统的同步列表形成对比，在这种情况下，每个访问(读或写)都控制在某个互斥项下，因此只有一个线程可以同时对列表执行某些操作。

如果需要一个简单的线程安全列表，请考虑Collections.synchronizedList()提供的同步列表。

还请注意：

if(!list.isEmpty()){
    System.out.println("-out " + list.remove(0));
}

不是有效的编程，因为在if语句计算后，无法保证列表将为而不是为空。为了保证一致的效果，您需要直接检查list.remove()的返回值，或者将整个段包装在一个synchronized块中(而不是使用线程安全结构的目的)。

作为结构修改调用的remove()调用也应该被替换为一种类似于get()的方法，以确保在读取数据时不进行结构修改。

总之，我认为CopyOnWriteArrayList只需要以一种非常具体的方式使用，而且只有在传统的同步变得令人无法接受的缓慢时才能使用。虽然您的示例在您自己的计算机上运行得很好，但是扩展访问的规模会更大，并且会导致gc做太多的工作来维护堆空间。