CopyOnWriteArrayList：读多写少场景的列表

CopyOnWriteArrayList 是什么

写时复制策略：每次修改都复制全量数组，读取无需加锁。

// 读取时完全无锁
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.get(0); // 无锁读取
list.size(); // 无锁读取

写入时复制整个数组：

public boolean add(E e) {
    synchronized (lock) {
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, elements.length + 1);
        newElements[elements.length] = e;
        elements = newElements;
    }
}

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vs ArrayList

特性	ArrayList	CopyOnWriteArrayList
线程安全	❌	✅
读性能	快	极快（无锁）
写性能	快	慢（全量复制）
迭代安全	Fail-Fast	Fail-Safe
内存开销	低	高（每次写都复制）

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典型应用场景

读多写少的配置列表

CopyOnWriteArrayList<Rule> rules = new CopyOnWriteArrayList<>();

// 高频读取规则
public List<Rule> getRules() {
    return rules; // 返回快照，多线程读取无锁
}

// 偶尔修改规则
public void addRule(Rule rule) {
    rules.add(rule);
}

监听器列表

CopyOnWriteArrayList<Listener> listeners = new CopyOnWriteArrayList<>();

// 注册监听器（写操作）
public void addListener(Listener l) {
    listeners.add(l);
}

// 触发监听器（读操作）
public void fireEvent(Event e) {
    for (Listener l : listeners) {
        l.onEvent(e); // 遍历时无锁
    }
}

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常见问题

问题 1：写操作性能差

// ❌ 大数据量写操作性能极差
CopyOnWriteArrayList<List<String>> nested = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    nested.add(generateLargeList()); // 每次都复制全量数组
}
// 10000 次添加，复制了 1+2+3+...+10000 次 = 5000 万次元素拷贝

问题 2：内存占用高

每次写操作都会产生新的数组副本，旧数组被 GC 回收前占用双份内存。

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总结

要点	说明
读写特性	读极快（无锁），写极慢（全量复制）
适用场景	读多写少（监听器列表、配置等）
迭代安全	Fail-Safe，遍历时无需同步
局限性	不适合写多场景，内存开销大

一句话：CopyOnWriteArrayList 是「读多写少」场景的列表，用全量复制换无锁读取。

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相关链接

• CopyOnWriteArraySet
• 并发集合选型
• Fail-Fast 机制