网站建设和推广的完整话术,郴州网站建设企业,高新区网站建设,贵港公司做网站转载自 聊聊并发-Java中的Copy-On-Write容器 Copy-On-Write简称COW#xff0c;是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是#xff0c;从一开始大家都在共享同一个内容#xff0c;当某个人想要修改这个内容的时候#xff0c;才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后…转载自 聊聊并发-Java中的Copy-On-Write容器 Copy-On-Write简称COW是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是从一开始大家都在共享同一个内容当某个人想要修改这个内容的时候才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用可以在非常多的并发场景中使用到。 什么是CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候不直接往当前容器添加而是先将当前容器进行Copy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(T e) {final ReentrantLock lock this.lock;lock.lock();try {Object[] elements getArray();int len elements.length;// 复制出新数组Object[] newElements Arrays.copyOf(elements, len 1);// 把新元素添加到新数组里newElements[len] e;// 把原数组引用指向新数组setArray(newElements);return true;} finally {lock.unlock();}}final void setArray(Object[] a) {array a;
}
CopyOnWriteArrayList的实现原理
在使用CopyOnWriteArrayList之前我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。以下代码是向ArrayList里添加元素可以发现在添加的时候是需要加锁的否则多线程写的时候会Copy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。
public E get(int index) {return get(getArray(), index);
}
JDK中并没有提供CopyOnWriteMap我们可以参考CopyOnWriteArrayList来实现一个基本代码如下
import java.util.Collection;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class CopyOnWriteMapK, V implements MapK, V, Cloneable {private volatile MapK, V internalMap;public CopyOnWriteMap() {internalMap new HashMapK, V();}public V put(K key, V value) {synchronized (this) {MapK, V newMap new HashMapK, V(internalMap);V val newMap.put(key, value);internalMap newMap;return val;}}public V get(Object key) {return internalMap.get(key);}public void putAll(Map? extends K, ? extends V newData) {synchronized (this) {MapK, V newMap new HashMapK, V(internalMap);newMap.putAll(newData);internalMap newMap;}}
}
实现很简单只要了解了CopyOnWrite机制我们可以实现各种CopyOnWrite容器并且在不同的应用场景中使用。
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假如我们有一个搜索网站用户在这个网站的搜索框中输入关键字搜索内容但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时会检查当前关键字在不在黑名单当中如果在则提示不能搜索。实现代码如下
package com.ifeve.book;import java.util.Map;import com.ifeve.book.forkjoin.CopyOnWriteMap;/*** 黑名单服务** author fangtengfei**/
public class BlackListServiceImpl {private static CopyOnWriteMapString, Boolean blackListMap new CopyOnWriteMapString, Boolean(1000);public static boolean isBlackList(String id) {return blackListMap.get(id) null ? false : true;}public static void addBlackList(String id) {blackListMap.put(id, Boolean.TRUE);}/*** 批量添加黑名单** param ids*/public static void addBlackList(MapString,Boolean ids) {blackListMap.putAll(ids);}}
代码很简单但是使用CopyOnWriteMap需要注意两件事情
1. 减少扩容开销。根据实际需要初始化CopyOnWriteMap的大小避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
2. 使用批量添加。因为每次添加容器每次都会进行复制所以减少添加次数可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。
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。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象造成了每晚15秒的Full GC应用响应时间也随之变长。
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。
关于C的STL中曾经也有过Copy-On-Write的玩法参见陈皓的《C STL String类中的Copy-On-Write》后来因为有很多线程安全上的事就被去掉了。
