引言

面試官：你對(duì) CopyOnWriteArrayList 了解嗎？

小米（滿(mǎn)臉自信）：當(dāng)然，它可是并發(fā)編程里的“溫柔派”！

面試官：哦？怎么個(gè)溫柔法？

小米（推了推眼鏡）：我給你講個(gè)故事你就明白了……

故事開(kāi)篇：一個(gè)神奇的會(huì)議室

在一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)大廠(chǎng)的高樓里，有一間特別的會(huì)議室——寫(xiě)時(shí)復(fù)制會(huì)議室（CopyOnWrite Meeting Room）。

這間會(huì)議室很有意思，每次會(huì)議開(kāi)始前，房間管理員都會(huì)把之前的會(huì)議記錄“復(fù)制”一份，只有會(huì)議主持人（寫(xiě)操作）才能在新記錄上修改，而參會(huì)者（讀操作）依舊查看舊版本的記錄，互不干擾。等主持人修改完畢，大家才會(huì)看到最新的會(huì)議紀(jì)要。

這種方式確保了會(huì)議的穩(wěn)定性，避免了混亂，但同時(shí)也有一些缺點(diǎn)，比如復(fù)制過(guò)程會(huì)消耗一定的時(shí)間和內(nèi)存。

這，就是 CopyOnWriteArrayList 背后的理念！

CopyOnWriteArrayList 是什么？

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并發(fā)工具包（java.util.concurrent）提供的一個(gè)線(xiàn)程安全的 ArrayList，它的核心機(jī)制是寫(xiě)時(shí)復(fù)制（Copy-On-Write，簡(jiǎn)稱(chēng) COW）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：

• 讀操作（get()）：不加鎖，直接讀取舊數(shù)據(jù)，速度極快。
• 寫(xiě)操作（add()、set()、remove()）：會(huì)創(chuàng)建當(dāng)前數(shù)組的副本，在副本上進(jìn)行修改，修改完成后再更新引用。

它的底層實(shí)現(xiàn)可以概括為：

• 讀取操作 直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組，不需要加鎖。
• 寫(xiě)入操作 復(fù)制一個(gè)新數(shù)組，在新數(shù)組上進(jìn)行修改，然后用 volatile 變量更新數(shù)組引用，確保可見(jiàn)性。

CopyOnWriteArrayList 的核心代碼

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可以看到，每次 add() 操作都會(huì)復(fù)制一個(gè)新數(shù)組，而不是直接修改原數(shù)組。

應(yīng)用場(chǎng)景：什么時(shí)候適合使用 CopyOnWriteArrayList？

CopyOnWriteArrayList 非常適合讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，例如：

1. 訂閱-通知模式

在觀(guān)察者模式（Observer Pattern）中，通常有多個(gè)訂閱者（讀操作）在監(jiān)聽(tīng)一個(gè)事件（寫(xiě)操作）。CopyOnWriteArrayList 能夠保證在通知所有訂閱者時(shí)，不會(huì)因?yàn)橛嗛喠斜淼淖兏l(fā)生并發(fā)問(wèn)題。

示例：

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因?yàn)?CopyOnWriteArrayList 在迭代過(guò)程中不會(huì)受到修改影響，所以可以安全地在多線(xiàn)程環(huán)境下進(jìn)行事件通知。

2. 黑名單、白名單

在一些安全場(chǎng)景中，例如：

• 黑名單（訪(fǎng)問(wèn)控制列表）：需要高頻率檢查 IP 是否在黑名單里，但黑名單更新較少。
• 商品推薦白名單：用戶(hù)查詢(xún)商品推薦列表的頻率遠(yuǎn)高于修改白名單的頻率。

示例：

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讀操作不會(huì)被鎖住，查詢(xún)速度極快，而寫(xiě)操作雖然成本較高，但由于修改次數(shù)較少，整體效率依然很高。

3. 系統(tǒng)配置的動(dòng)態(tài)更新

在某些業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，配置項(xiàng)可能需要?jiǎng)討B(tài)更新，但讀取這些配置的頻率遠(yuǎn)高于修改的頻率。例如：

• AB 測(cè)試參數(shù)
• 限流規(guī)則
• 灰度發(fā)布的用戶(hù)名單

使用 CopyOnWriteArrayList 可以確保更新配置時(shí)不會(huì)影響業(yè)務(wù)邏輯的穩(wěn)定性。

示例：

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CopyOnWriteArrayList 的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1、讀操作無(wú)鎖，性能極高

• 由于 get() 操作直接讀取 volatile 變量，查詢(xún)速度接近普通 ArrayList，沒(méi)有鎖競(jìng)爭(zhēng)。

2、迭代器不會(huì)拋出 ConcurrentModificationException

• 由于 CopyOnWriteArrayList 在修改時(shí)會(huì)創(chuàng)建新數(shù)組，而 iterator() 返回的迭代器是基于舊數(shù)組的，因此不會(huì)出現(xiàn) ConcurrentModificationException。

3、適用于讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景

• 例如訂閱-通知模式、黑名單、緩存、配置等應(yīng)用場(chǎng)景。

缺點(diǎn)

1、寫(xiě)操作成本高

• 每次寫(xiě)操作都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)組，數(shù)據(jù)量大時(shí)會(huì)帶來(lái)較大的內(nèi)存消耗和 GC 壓力。

2、無(wú)法保證實(shí)時(shí)一致性

• 由于讀取的是舊數(shù)組，修改后不會(huì)立刻對(duì)所有線(xiàn)程可見(jiàn)，而是等到下一次獲取時(shí)才會(huì)看到新數(shù)據(jù)。

3、適用場(chǎng)景受限

• 由于寫(xiě)時(shí)復(fù)制的特性，它不適合寫(xiě)操作頻繁的場(chǎng)景，例如高并發(fā)的隊(duì)列操作、計(jì)數(shù)器等。

總結(jié)：面試官的最終評(píng)價(jià)

面試官（點(diǎn)頭微笑）： 你這個(gè)“溫柔派”類(lèi)比很有意思，的確，CopyOnWriteArrayList 適用于讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，雖然寫(xiě)操作比較昂貴，但它的線(xiàn)程安全性和無(wú)鎖讀的優(yōu)勢(shì)，在某些場(chǎng)景下是無(wú)可替代的。

小米（得意地笑）： 多謝夸獎(jiǎng)！不過(guò)如果是寫(xiě)多讀少的情況，那我更推薦 ConcurrentHashMap 或 BlockingQueue 之類(lèi)的方案啦！

面試官（滿(mǎn)意地伸出手）： 很棒，歡迎加入我們團(tuán)隊(duì)！

總結(jié)

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CopyOnWriteArrayList 就像一個(gè)會(huì)議記錄員，每次修改都復(fù)制一份新紀(jì)錄，讓讀者查看舊版本，寫(xiě)入者改動(dòng)新版本，最終統(tǒng)一替換。它的優(yōu)雅之處，在于通過(guò)空間換時(shí)間，換取了并發(fā)環(huán)境下的高效讀操作。

所以，下次面試官問(wèn)你：

“CopyOnWriteArrayList 適合什么場(chǎng)景？”

你就大聲說(shuō)：適合讀多寫(xiě)少！