面试题：Java中线程安全的集合类之CopyOnWriteArrayList原理及应用场景

Question

请简要阐述Java中CopyOnWriteArrayList的工作原理，并举例说明在哪些场景下适合使用它。

Answer 1

工作原理

1. 写时复制：当对CopyOnWriteArrayList执行添加、修改或删除操作时，它会先创建一个底层数组的副本，在副本上执行相应操作，操作完成后将原数组引用指向新的副本。例如，调用add方法时：

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

2. 读操作不加锁：读操作（如get方法）直接读取原数组，不会加锁。这是因为写操作是在新的副本上进行，原数组不会被修改，从而保证了读操作的线程安全性和高性能。

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}
private E get(Object[] a, int index) {
    return (E) a[index];
}

适用场景

1. 读多写少场景：比如在日志系统中，大量线程可能会频繁读取日志记录，但写入操作相对较少。使用CopyOnWriteArrayList可以让读操作无锁执行，提高性能。
2. 数据相对稳定场景：像配置信息存储，配置在系统运行期间很少更改，但会被多个线程频繁读取。此时CopyOnWriteArrayList能在保证线程安全的同时，提供高效的读性能。