如何在 Java 中使用 CopyOnWriteArrayList 实现读多写少场景下的无锁化安全并发访问

千墨吖_7393

千墨吖_7393

2026-05-05

238人浏览

原创

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并发包中为“读多写少”场景设计的线程安全列表,通过写时复制实现无锁读、快照迭代器,适用于监听器管理等读频写稀场景,但不适用于高写入或强一致性要求场景。

如何在 java 中使用 copyonwritearraylist 实现读多写少场景下的无锁化安全并发访问

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并发包(java.util.concurrent)中专为“读多写少”场景设计的线程安全列表。它通过“写时复制”(Copy-On-Write)策略实现无锁读操作——所有读取不加锁、不阻塞,写入则复制底层数组并原子替换引用,从而天然规避读写冲突。

核心原理:读不加锁,写复制数组

底层维护一个 volatile 数组引用:

  • 每次 add、remove、set 等修改操作,都会先 创建新数组,将原数组内容拷贝过去,再在新数组上完成修改,最后用 volatile 写语义更新引用;
  • 读操作(如 get、iterator、size)直接访问当前引用指向的数组,全程无同步、无锁、无 CAS;
  • 迭代器是“快照式”的——构造时就持有了当时数组的副本,遍历时不会受后续写操作影响,也不会抛 ConcurrentModificationException。

适用场景与关键约束

它不是万能并发容器,是否选用取决于业务特征:

  • ✅ 适合:读操作极频繁(如监听器列表、配置项缓存、白名单校验),写操作极少(如初始化后仅偶尔增删);
  • ❌ 不适合:写操作频繁(每次写都复制整个数组,时间/空间开销大)、实时性要求极高(写入后其他线程读到的是旧快照,存在短暂延迟);
  • ⚠️ 注意:iterator() 返回的迭代器不支持 remove()(会抛 UnsupportedOperationException),因它操作的是只读快照。

典型使用示例:事件监听器管理

这是 CopyOnWriteArrayList 最经典的应用场景:

public class EventDispatcher {
    private final CopyOnWriteArrayList<eventlistener> listeners = new CopyOnWriteArrayList();

    public void addListener(EventListener l) {
        listeners.add(l); // 安全写入
    }

    public void removeListener(EventListener l) {
        listeners.remove(l); // 安全写入
    }

    public void fireEvent(Event e) {
        // 读取完全无锁,即使并发调用也高效
        for (EventListener listener : listeners) {
            listener.onEvent(e);
        }
    }
}
</eventlistener>

这里 fireEvent 可被任意线程高频调用,无需同步;添加/移除监听器也线程安全,且不影响正在执行的遍历。

使用注意事项与替代建议

  • 内存占用较高:写操作期间新老数组并存,大数据量时需警惕 GC 压力;
  • 弱一致性:写入后不能立即对所有读线程可见(取决于 volatile 引用更新时机和 CPU 缓存传播),不适合强一致性场景;
  • 若需支持迭代中删除,可改用 ConcurrentHashMap(以 ID 为 key 存储监听器)+ 显式遍历 keySet;
  • 若读写比例接近或写较多,考虑 ConcurrentLinkedQueue、ReentrantReadWriteLock + 普通 ArrayList,或分段锁方案。

Java免费学习笔记:立即使用
解锁 Java 大师之旅:从入门到精通的终极指南

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

11417

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

8522

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

7332

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1224

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

988

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1456

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

3009

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

20251

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1315

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习