寫時拷貝 Copy-On-Write

CopyOnWriteArrayList的內部也是一個數組，但這個數組是以原子方式被整體更新的。每次修改操作，都會新建一個數組，複製原數組的內容到新數組，在新數組上進行需要的修改，然後以原子方式設置內部的數組引用，這就是寫時拷貝。

private volatile transient Object[] array;final Object[] getArray() { return array; }final void setArray(Object[] a) { array = a;}transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();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(); }}

每次修改都創建一個新數組，然後複製所有內容，這聽上去是一個難以令人接受的方案，如果數組比較大，修改操作又比較頻繁，可以想像，CopyOnWriteArrayList的性能是很低的。事實確實如此，CopyOnWriteArrayList不適用於數組很大，且修改頻繁的場景。它是以優化讀操作為目標的，讀不需要同步，性能很高，但在優化讀的同時就犧牲了寫的性能。

之前我們介紹了保證線程安全的兩種思路，一種是鎖，使用synchronized或ReentrantLock，另外一種是循環CAS，寫時拷貝體現了保證線程安全的另一種思路。對於絕大部分訪問都是讀，且有大量並發線程要求讀，只有個別線程進行寫，且只是偶爾寫的場合，這種寫時拷貝就是一種很好的解決方案。

寫時拷貝是一種重要的思維，用於各種計算機程序中，比如經常用於操作系統內部的進程管理和內存管理。在進程管理中，子進程經常共享父進程的資源，只有在寫時在複製。在內存管理中，當多個程序同時訪問同一個文件時，操作系統在內存中可能只會載入一份，只有程序要寫時才會拷貝，分配自己的內存，拷貝可能也不會全部拷貝，而只會拷貝寫的位置所在的頁，頁是操作系統管理內存的一個單位，具體大小與系統有關，典型大小為4KB。

CopyOnWriteArraySet是基於CopyOnWriteArrayList實現的，與之HashSet/TreeSet相比，它的性能比較低，不適用於元素個數特別多的集合。如果元素個數比較多，可以考慮ConcurrentHashMap或ConcurrentSkipListSet.

private final CopyOnWriteArrayList<E> al;public CopyOnWriteArraySet() { al = new CopyOnWriteArrayList<E>();}public boolean add(E e) { return al.addIfAbsent(e);}

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