引言

面試官：你對 CopyOnWriteArrayList 了解嗎？

小米（滿臉自信）：當然，它可是并發編程里的“溫柔派”！

面試官：哦？怎么個溫柔法？

小米（推了推眼鏡）：我給你講個故事你就明白了……

故事開篇：一個神奇的會議室

在一個互聯網大廠的高樓里，有一間特別的會議室——寫時復制會議室（CopyOnWrite Meeting Room）。

這間會議室很有意思，每次會議開始前，房間管理員都會把之前的會議記錄“復制”一份，只有會議主持人（寫操作）才能在新記錄上修改，而參會者（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，大家才會看到最新的會議紀要。

這種方式確保了會議的穩定性，避免了混亂，但同時也有一些缺點，比如復制過程會消耗一定的時間和內存。

這，就是 CopyOnWriteArrayList 背后的理念！

CopyOnWriteArrayList 是什么？

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并發工具包（java.util.concurrent）提供的一個線程安全的 ArrayList，它的核心機制是寫時復制（Copy-On-Write，簡稱 COW）。

簡單來說：

• 讀操作（get()）：不加鎖，直接讀取舊數據，速度極快。
• 寫操作（add()、set()、remove()）：會創建當前數組的副本，在副本上進行修改，修改完成后再更新引用。

它的底層實現可以概括為：

• 讀取操作 直接訪問數組，不需要加鎖。
• 寫入操作 復制一個新數組，在新數組上進行修改，然后用 volatile 變量更新數組引用，確保可見性。

CopyOnWriteArrayList 的核心代碼

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可以看到，每次 add() 操作都會復制一個新數組，而不是直接修改原數組。

應用場景：什么時候適合使用 CopyOnWriteArrayList？

CopyOnWriteArrayList 非常適合讀多寫少的場景，例如：

1. 訂閱-通知模式

在觀察者模式（Observer Pattern）中，通常有多個訂閱者（讀操作）在監聽一個事件（寫操作）。CopyOnWriteArrayList 能夠保證在通知所有訂閱者時，不會因為訂閱列表的變更而發生并發問題。

示例：

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因為 CopyOnWriteArrayList 在迭代過程中不會受到修改影響，所以可以安全地在多線程環境下進行事件通知。

2. 黑名單、白名單

在一些安全場景中，例如：

• 黑名單（訪問控制列表）：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：用戶查詢商品推薦列表的頻率遠高于修改白名單的頻率。

示例：

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讀操作不會被鎖住，查詢速度極快，而寫操作雖然成本較高，但由于修改次數較少，整體效率依然很高。

3. 系統配置的動態更新

在某些業務系統中，配置項可能需要動態更新，但讀取這些配置的頻率遠高于修改的頻率。例如：

• AB 測試參數
• 限流規則
• 灰度發布的用戶名單

使用 CopyOnWriteArrayList 可以確保更新配置時不會影響業務邏輯的穩定性。

示例：

圖片

CopyOnWriteArrayList 的優缺點

優點

1、讀操作無鎖，性能極高

• 由于 get() 操作直接讀取 volatile 變量，查詢速度接近普通 ArrayList，沒有鎖競爭。

2、迭代器不會拋出 ConcurrentModificationException

• 由于 CopyOnWriteArrayList 在修改時會創建新數組，而 iterator() 返回的迭代器是基于舊數組的，因此不會出現 ConcurrentModificationException。

3、適用于讀多寫少的場景

• 例如訂閱-通知模式、黑名單、緩存、配置等應用場景。

缺點

1、寫操作成本高

• 每次寫操作都會創建一個新數組，數據量大時會帶來較大的內存消耗和 GC 壓力。

2、無法保證實時一致性

• 由于讀取的是舊數組，修改后不會立刻對所有線程可見，而是等到下一次獲取時才會看到新數據。

3、適用場景受限

• 由于寫時復制的特性，它不適合寫操作頻繁的場景，例如高并發的隊列操作、計數器等。

總結：面試官的最終評價

面試官（點頭微笑）： 你這個“溫柔派”類比很有意思，的確，CopyOnWriteArrayList 適用于讀多寫少的場景，雖然寫操作比較昂貴，但它的線程安全性和無鎖讀的優勢，在某些場景下是無可替代的。

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

面試官（滿意地伸出手）： 很棒，歡迎加入我們團隊！

總結

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CopyOnWriteArrayList 就像一個會議記錄員，每次修改都復制一份新紀錄，讓讀者查看舊版本，寫入者改動新版本，最終統一替換。它的優雅之處，在于通過空間換時間，換取了并發環境下的高效讀操作。

所以，下次面試官問你：

“CopyOnWriteArrayList 適合什么場景？”

你就大聲說：適合讀多寫少！