Java高并发程序设计笔记（六）之CopyOnWriteArrayList与BlockingQuene

时间：2021-10-04 23:50:54

高效读取：CopyOnWriteArrayList

JDK提供了CopyOnWriteArrayList,对于它来说读取是完全不用加锁的，写入也不会阻塞读取操作，只有写入和写入之间需要同步等待。这样一来度的性能就会大幅度提升。

CopyOnWrite就是在写入操作时，进行一次自我复制，换句话说。当这个List需要修改时，并不修改原有内容（这对于保证当前读线程的数据一致性非常重要），而是对原有数据进行一次复制，将修改的内容保存到副本中去。写完之后再将修改完的副本替换原来的数据。这样就可以保证读操作不受影响了。

下面代码展示了有关读取的实现

private volatile transient Object[] array;
public E get(int index){
return get(get Array(),index);
}
final Object getArray(){
return array;
}
private E get(Object[] a, int index){
return (E) a[index];
}

读代码没有任何同步控制和锁控制，因为内部array不会发生修改，只会被另一个Array替换，因此可以保证数据安全。

写操作代码如下

public boolean add　E{
    final ReentrantLock lock=this.lock;
lock.lock;
try{
        Object[] elements=getArray();
int len=elements.length;
        Object[] newElements=Array.copyOf(elements,lenth+1);
        newElements[len]=e;
        setArray(newElements);
return true;
    }
    finanlly{
lock.unlock();
    }
}

写入操作使用锁，这个锁仅用于控制写写的情况。修改完成后，读线程可以立即察觉到这个修改,因为array变量是volatile类型。

数据共享通道：BlockingQuene

Blocking是阻塞的意思，当服务线程处理完队列中的所有消息之后，他如何知道下一条消息的到来的呢？它会让服务线程在队列为空时，进行等待，当有新消息进入队列时，自动将线程唤醒，以ArraBlockingQuene为例，内部元素都放置在一个对象数组中：

final Object[] items;

put( ) take( )方法是Blocking的关键
put( )方法是将元素压入队列末尾，如果队列满了他会一直等待，直到队列中有空闲位置。
take( )方法是弹出元素，而队列为空时，take( )方法会等待，直到队列内有可用元素。

为了做好等待和通知两件事，在BlockingQuene内部定义了以下字段：

final ReentrantLock lock ;
private final Condition notEmpty;
private final COndition notFull;

当执行take( )操作时，如果队列为空，则让线程等待在notEmpty上

public E take() throws InterruptException{
    final ReentrantLock lock=this.lock();
lock.lockInterruptibly();
try{
while(count==0)
        {
            notEmpty.await();
        }
return extract();
    }finally{
lock.unlock();
    }
}

当队列中有新元素时，线程会得到一个通知，下面是元素入队时的一段代码

private void insert(E x){
    items[putIndex]=x;
    putIndex=inc(putIndex);
    ++count;
    notEmpty.signal();
}

同理，对于put( )操作也是一样的，当队列满时，需要让压入线程等待

public void put(E e) throws InterruptException{
    checkNotNull(e);
    final ReentrantLock lock=this.lock();
lock.lockInterruptibly();
try{
while(count==items.length)
        {
            notFull.await();
            }
            insert(e);
finally{
lock.unlock();
        }
    }
}

当元素从队列中被挪走，队列中出现空位时，也需要等待入队的线程

private E extract(){
final Object[] items=this.items;
    E x=this.<E>cast(items[takeIndex]);
    items[takeIndex]=null;
    takeIndex=inc(takeIndex);
    --count;
    notFull.signal();
return x;
}
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