CopyOnWriteArrayList与Collections.synchronizedList

1、CopyOnWriteArrayList

1.CopyOnWriteArrayList（字译名称：写时复制），它可以看成是线程安全且读操作无锁的ArrayList。

2.使用场景：

读操作远远大于写操作，比如有些系统级别的信息，往往需要加载或者修改很少的次数，但是会被系统内的所有模块频繁的访问。

3.原理：

CopyOnWriteArrayList容器允许并发读，读操作时无锁的，性能高。写操作，比如向容器中添加一个元素，则首先将当前容器复制一份，然后在新的副本上执行写操作(此时仍然可以读取，读取的时旧的容器中的数据)，结束之后再将原容器的引用指向新容器。

特点：这种链表，读取完全不用加锁，写入也不会阻塞读取，只有写入和写入之间需要进行同步等待。

缺点：1）占用内存，每次执行写操作都要将原容器拷贝一份，数据量大时，对内存压力较大，可能会引起频繁GC

           2）无法保证实时性，Vector对于读写操作都同步，保证了读和写的一致性，但是CopyOnWriteArrayList，写和读分别作用在新老不同的容器上，在写的过程中，读不会阻塞，但是读取到的是老容器的数据。

CopyOnWriteArrayList在线程对其进行些操作的时候，会拷贝一个新的数组以存放新的字段。其写操作的代码如下：

/** The lock protecting all mutators */  
    transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  
  
    /** The array, accessed only via getArray/setArray. */  
    private volatile transient Object[] array;//保证了线程的可见性  
      
     public boolean add(E e) {  
    final ReentrantLock lock = this.lock;//ReentrantLock 保证了线程的可见性和顺序性，即保证了多线程安全。  
    lock.lock();  
    try {  
        Object[] elements = getArray();  
        int len = elements.length;  
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//在原先数组基础之上新建长度＋1的数组，并将原先数组当中的内容拷贝到新数组当中。  
        newElements[len] = e;//设值  
        setArray(newElements);//对新数组进行赋值  
        return true;  
    } finally {  
        lock.unlock();  
    }  
}

2、Collections.synchronizedList

2.1ArrayList

　　ArrayList是非线性安全，此类的 iterator 和 listIterator 方法返回的迭代器是快速失败的：在创建迭代器之后，除非通过迭代器自身的 remove 或 add 方法从结构上对列表进行修改，否则在任何时间以任何方式对列表进行修改，迭代器都会抛出 ConcurrentModificationException。即在一方在便利列表，而另一方在修改列表时，会报ConcurrentModificationException错误。而这不是唯一的并发时容易发生的错误，在多线程进行插入操作时，由于没有进行同步操作，容易丢失数据。因此，在开发过程当中，ArrayList并不适用于多线程的操作。

2.2Vector

　　从JDK1.0开始，Vector便存在JDK中，Vector是一个线程安全的列表，采用数组实现。其线程安全的实现方式是对所有操作都加上了synchronized关键字，这种方式严重影响效率，因此，不再推荐使用Vector了。

2.3Collections.synchronizedList

　　CopyOnWriteArrayList和Collections.synchronizedList是实现线程安全的列表的两种方式。两种实现方式分别针对不同情况有不同的性能表现，其中CopyOnWriteArrayList的写操作性能较差，而多线程的读操作性能较好。而Collections.synchronizedList的写操作性能比CopyOnWriteArrayList在多线程操作的情况下要好很多，而读操作因为是采用了synchronized关键字的方式，其读操作性能并不如CopyOnWriteArrayList。因此在不同的应用场景下，应该选择不同的多线程安全实现类。

Collections.synchronizedList的源码可知，其实现线程安全的方式是建立了list的包装类，代码如下：

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {  
return (list instanceof RandomAccess ?  
               new SynchronizedRandomAccessList<T>(list) :  
               new SynchronizedList<T>(list));//根据不同的list类型最终实现不同的包装类。  
} 

其中，SynchronizedList对部分操作加上了synchronized关键字以保证线程安全。但其iterator()操作还不是线程安全的。部分SynchronizedList的代码如下：

public E get(int index) {  
        synchronized(mutex) {return list.get(index);}  
        }  
    public E set(int index, E element) {  
        synchronized(mutex) {return list.set(index, element);}  
        }  
    public void add(int index, E element) {  
        synchronized(mutex) {list.add(index, element);}  
        }  
    public ListIterator<E> listIterator() {  
        return list.listIterator(); // Must be manually synched by user 需要用户保证同步，否则仍然可能抛出ConcurrentModificationException  
        }  
  
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {  
        return list.listIterator(index); // Must be manually synched by user <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">需要用户保证同步，否则仍然可能抛出ConcurrentModificationException</span>  
}  

写操作：在线程数目增加时CopyOnWriteArrayList的写操作性能下降非常严重，而Collections.synchronizedList虽然有性能的降低，但下降并不明显。

读操作：在多线程进行读时，Collections.synchronizedList和CopyOnWriteArrayList均有性能的降低，但是Collections.synchronizedList的性能降低更加显著。

 

参考https://blog.csdn.net/Yan456jie/article/details/51057260

　　https://blog.csdn.net/chenkaibsw/article/details/80291629