Java 并发编程之 CopyOnWriteArrayList 源码剖析

前言

在 Java 并发编程中，CopyOnWriteArrayList 作为一种线程安全的集合，因其出色的性能和易用性而广受青睐。本文将深入剖析 CopyOnWriteArrayList 的源码，逐一探究其类的定义、字段属性、构造方法和方法，全方位解析其底层实现，助力开发者深入理解 CopyOnWriteArrayList 的奥秘，提升并发编程实践。

类定义

public class CopyOnWriteArrayList<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

CopyOnWriteArrayList 继承自 AbstractList<E>，实现了 List<E>、RandomAccess、Cloneable 和 Serializable 接口，其中：

• AbstractList<E>：抽象列表类，提供了列表的基本操作。
• List<E>：列表接口，定义了基本的列表操作，例如添加、删除、获取和设置元素。
• RandomAccess：指示列表支持快速随机访问，即可以通过索引高效地获取元素。
• Cloneable：允许对象创建副本。
• Serializable：允许对象序列化，以便在网络或文件中传输。

字段属性

CopyOnWriteArrayList 具有以下字段属性：

• final transient Object[] array：存储元素的数组，final 表示数组引用不可变，transient 关键字表示该字段不参与序列化。

构造方法

CopyOnWriteArrayList 提供了多种构造方法：

• 默认构造方法 ：创建一个空的 CopyOnWriteArrayList。
• Collection 构造方法 ：创建一个包含指定集合元素的 CopyOnWriteArrayList。
• 数组构造方法 ：创建一个包含指定数组元素的 CopyOnWriteArrayList。

方法

添加元素

CopyOnWriteArrayList 提供了多种添加元素的方法：

• add(E e)：将指定元素添加到列表末尾。
• addAll(Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素添加到列表末尾。
• addAll(int index, Collection<? extends E> c)：将指定集合中的所有元素添加到列表中指定索引处。

删除元素

CopyOnWriteArrayList 提供了多种删除元素的方法：

• remove(Object o)：删除列表中第一个与指定对象相等的元素。
• remove(int index)：删除列表中指定索引处的元素。
• removeAll(Collection<?> c)：删除列表中与指定集合中元素相等的元素。
• retainAll(Collection<?> c)：保留列表中与指定集合中元素相等的元素。

修改元素

CopyOnWriteArrayList 提供了修改元素的方法：

• set(int index, E element)：将列表中指定索引处的元素设置为指定元素。

查询元素

CopyOnWriteArrayList 提供了查询元素的方法：

• get(int index)：获取列表中指定索引处的元素。
• indexOf(Object o)：返回列表中第一个与指定对象相等元素的索引。
• lastIndexOf(Object o)：返回列表中最后一个与指定对象相等元素的索引。

其他方法

CopyOnWriteArrayList 还提供了以下方法：

• clear()：清除列表中的所有元素。
• clone()：返回列表的副本。
• contains(Object o)：检查列表中是否包含指定对象。
• isEmpty()：检查列表是否为空。
• size()：返回列表中的元素数量。
• toString()：返回列表的字符串表示形式。

结语

通过对 CopyOnWriteArrayList 源码的深入分析，我们全面理解了其线程安全机制和并发特性，包括类的定义、字段属性、构造方法和方法。掌握 CopyOnWriteArrayList 的底层实现，将有助于开发者提升 Java 并发编程实践，打造高性能、可扩展的并发应用程序。