Java写时复制集合详解（CopyOnWriteArrayList入门与实战指南）

CopyOnWriteArrayList 是什么？

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中提供的一个线程安全的 List 实现。它内部使用数组存储元素，并在每次修改操作（如 add、set、remove）时，复制整个底层数组，从而避免并发修改异常（ConcurrentModificationException）。

为什么需要 CopyOnWriteArrayList？

普通 ArrayList 在多线程环境下不是线程安全的。虽然你可以用 Collections.synchronizedList() 包装它，但迭代时仍需手动同步，否则可能抛出异常。而 CopyOnWriteArrayList 允许多个线程同时安全地遍历列表，即使其他线程正在修改它——因为迭代器操作的是写操作发生前的“快照”。

基本使用示例

下面是一个简单的代码示例，展示如何创建和使用 CopyOnWriteArrayList：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class CopyOnWriteExample {    public static void main(String[] args) {        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();                list.add("Apple");        list.add("Banana");        list.add("Cherry");                for (String fruit : list) {            System.out.println(fruit);        }                // 多线程环境下安全地添加元素        new Thread(() -> {            list.add("Durian");        }).start();    }}

优缺点分析

优点：

• 读操作完全无锁，性能极高。
• 迭代器不会抛出 ConcurrentModificationException。
• 适用于监听器列表、配置项等读多写少的场景。

缺点：

• 写操作开销大（每次都要复制整个数组）。
• 内存占用高（修改期间存在两个数组副本）。
• 写操作不能立即被其他线程看到（存在弱一致性）。

适用场景

如果你的应用满足以下条件，可以考虑使用 CopyOnWriteArrayList：

• 集合的读操作远多于写操作（例如：缓存配置、事件监听器列表）。
• 集合大小不会太大（避免频繁复制大数组）。
• 可以接受写操作的延迟可见性（最终一致性即可）。

与其他线程安全集合对比

除了 CopyOnWriteArrayList，Java 还提供了其他线程安全集合，如 Vector、Collections.synchronizedList、ConcurrentHashMap 等。它们各有适用场景：

• Vector / synchronizedList：所有方法加锁，读写都慢，但写操作立即可见。
• CopyOnWriteArrayList：读快写慢，适合读多写少。
• ConcurrentHashMap：分段锁，高并发读写性能优秀（但它是 Map，不是 List）。

总结

通过本教程，你已经掌握了 Java写时复制 的核心概念，以及如何在项目中使用 CopyOnWriteArrayList 来构建高性能、线程安全的集合操作。记住，没有“最好”的集合，只有“最合适”的选择。根据你的业务场景（读写比例、数据量、一致性要求）来决定是否使用 CopyOnWriteArrayList教程 中介绍的技术。

希望这篇关于 线程安全集合 和 Java并发集合 的入门指南对你有所帮助！动手试试吧，实践是最好的老师。