Java中CopyOnWriteArrayList线程安全用法

**Java中CopyOnWriteArrayList线程安全用法详解：读多写少场景下的高效选择** 在并发编程中，保证集合的线程安全至关重要。`CopyOnWriteArrayList`作为Java并发包中的利器，尤其适用于读多写少的场景。本文深入解析`CopyOnWriteArrayList`的工作原理，即“写时复制”策略，通过创建副本进行修改，从而实现读操作的无锁并发，保证高性能。我们将详细介绍其基本使用方法，并通过示例代码演示如何在多线程环境下安全地添加、删除和获取元素。此外，本文还将探讨`CopyOnWriteArrayList`的适用场景和注意事项，例如监听器列表、配置缓存等，并对比其与传统同步包装类的优劣，帮助开发者在实际项目中做出明智的选择。掌握`CopyOnWriteArrayList`，提升并发程序的性能和稳定性。

CopyOnWriteArrayList是读多写少场景下的线程安全列表，通过写时复制实现高效读取，适用于弱一致性、低频写入的并发环境。

在多线程环境下，对集合的并发访问容易引发数据不一致或异常。Java 提供了多种线程安全的集合类，其中 CopyOnWriteArrayList 是 List 接口的一个线程安全实现，特别适用于读多写少的场景。

什么是 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 是 java.util.concurrent 包下的一个并发集合类。它的核心机制是“写时复制”（Copy-On-Write）：当对列表进行修改操作（如 add、set、remove）时，它不会直接修改原数组，而是先复制一份新的数组，在新数组上完成修改，然后将容器的引用指向新数组。整个过程对读操作无锁，保证了读取的高效性。

这种设计使得 读操作完全无锁、线程安全且高性能，而写操作由于涉及数组复制，开销较大，因此适合 读远多于写 的并发场景。

基本使用方法

创建和使用 CopyOnWriteArrayList 与普通 ArrayList 非常相似，区别在于它是线程安全的。

示例代码：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class CopyOnWriteExample {
    private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        // 启动多个线程读取
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                while (true) {
                    for (String s : list) {
                        System.out.println("读取: " + s);
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        break;
                    }
                }
            }).start();
        }

        // 单独线程写入
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                list.add("元素" + i);
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

在这个例子中，多个线程同时读取列表内容，另一个线程周期性地添加元素。由于 CopyOnWriteArrayList 的特性，读线程不会因为写操作而抛出 ConcurrentModificationException，也不会阻塞。

适用场景与注意事项

CopyOnWriteArrayList 并非适用于所有并发场景，需结合其特点合理使用。

与同步包装类对比

传统方式可通过 Collections.synchronizedList() 获得线程安全的 List：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

这种方式对所有操作加锁，读写互斥，性能不如 CopyOnWriteArrayList 在读多场景下的表现。但在写操作频繁时，CopyOnWriteArrayList 反而更慢。

基本上就这些。CopyOnWriteArrayList 是一种以空间换时间、读写分离的经典实现，理解其原理和适用边界，才能在实际开发中正确选用。

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