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深入解析Java集合的fail-safe机制

06-01 16:34 794浏览
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ArrayList使用fail-fast机制自然是因为它增强了数据的安全性。但在某些场景,我们可能想避免fail-fast机制抛出的异常,这时我们就要将ArrayList替换为使用fail-safe机制的CopyOnWriteArrayList。

采用安全失败机制的集合容器,在 Iterator 的实现上没有设计抛出 ConcurrentModificationException 的代码段,从而避免了fail-fast。

最后介绍下典型采用fail-safe的容器——CopyOnWriteArrayList~

写时复制,简单理解就是,当我们往一个容器添加元素的时候,先将当前容器复制出一个新的容器,然后新的容器里添加元素,添加完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。

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

final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

发现在添加的时候是需要加锁的,否则多线程写的时候会复制出N个副本出来……

读的时候不需要加锁,如果读的时候有多个线程正在向ArrayList添加数据,读还是会读到旧的数据,因为写的时候不会锁住旧的ArrayList。

CopyOnWrite的应用场景:CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单,黑名单,商品类目的访问和更新场景。

CopyOnWrite的缺点:CopyOnWrite容器有很多优点,但是同时也存在两个问题,即内存占用问题和数据一致性问题。所以在开发的时候需要注意一下:

内存占用问题。因为CopyOnWrite的写时复制机制,所以在进行写操作的时候,内存里会同时驻扎两个对象的内存,旧的对象和新写入的对象(注意:在复制的时候只是复制容器里的引用,只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里,而旧容器的对象还在使用,所以有两份对象内存)。如果这些对象占用的内存比较大,比如说200M左右,那么再写入100M数据进去,内存就会占用300M,那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。

针对内存占用问题,可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗,比如,如果元素全是10进制的数字,可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器,而使用其他的并发容器,如ConcurrentHashMap。

数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性,不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据,马上能读到,请不要使用CopyOnWrite容器。

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代码小兵124
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