在 Java 中使用 CopyOnWriteArrayList

Question

我正在学习java.util.concurrent。我试图理解 CopyOnWriteArrayList。

据我了解，此 class 看起来像 ArrayList，但线程安全。这个class如果你是多读少写的，非常有用。

这是我的例子。我该如何使用它（仅用于学习目的）？

我可以这样使用吗？

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，在您的示例中，您的一位作者的写作速度是给定 reader 的 10 倍，导致制作了大量副本。另请注意，您的 reader(s) 也在列表上执行写入操作 (remove())。

在这种情况下，您正在以惊人的高速率写入列表，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。

CopyOnWriteArrayList 仅在同步开销成为问题并且读取与结构修改的比率很高时使用。一个或多个 reader 尝试同时访问列表时所看到的性能提升会分摊整个数组副本的成本。这与传统的同步列表形成鲜明对比，在传统同步列表中，每次访问（读取或写入）都在某个互斥锁下进行控制，因此只有一个线程可以同时对列表执行某些操作。

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

另请注意：

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

不是有效的编程，因为无法保证在 if 语句计算后列表不会为空。为了保证一致的效果，您需要直接检查 list.remove() 的 return 值或将整个段包装在 synchronized 块中（破坏使用线程安全结构的目的).

remove() 调用是一个结构修改调用，也应替换为类似 get() 的方法，以确保在读取数据时不进行结构修改。

总而言之，我认为 CopyOnWriteArrayList 只需要以非常特定的方式使用，并且只有在传统同步变得慢得无法接受时才需要使用。虽然您的示例在您自己的计算机上可能运行良好，但将访问量级缩放得更大，您将导致 gc 做太多工作来维护堆 space.

在 Java 中使用 CopyOnWriteArrayList

Using CopyOnWriteArrayList in Java

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concurrency