CopyOnWriteArrayList

無繼承，實現了List，RandomAccess，Cloneable，和Serializable接口，具有List的特性，提供可隨機訪問，提供自身克隆以及序列化的一個容器類。
特點：線程安全；讀寫分離；數組實現

CopyOnWriteArrayList這個容器類的名字也很好理解，寫時拷貝列表，網上對COW(CopyOnWrite)有一個高大上的名字，叫做讀寫分離，所以CopyOnWriteArrayList是讀寫分離列表類，下面描述下它的實現

成員變量

相比于ArrayList，CopyOnWriteArrayList的成員變量發生了很多改變，就只有下面幾個

// 序列化ID
private static final long serialVersionUID = 8673264195747942595L;
// 鎖變量
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 真正存儲數據的數組
private transient volatile Object[] array;

甚至是size都沒了，而size()函數的實現則變成了下面這樣

public int size() {
    return getArray().length;
}

方法

首先是對array操作的限制，CopyOnWriteArrayList提供了array的setter和getter方法，在下文會看到，涉及到array的操作，都是通過setter和getter來完成的

final Object[] getArray() {
    return array;
}
final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

其次是構造函數，CopyOnWriteArrayList提供了缺省，帶集合類和帶數組的三個構造函數，在這三個函數里面都能看到setArray()的影子。而其中，缺省的構造函數初始化容器的容量為0

public CopyOnWriteArrayList() {
    setArray(new Object[0]);
}
public CopyOnWriteArrayList(Collection<? extends E> c) {
    Object[] elements;
    if (c.getClass() == CopyOnWriteArrayList.class)
        elements = ((CopyOnWriteArrayList<?>)c).getArray();
    else {
        elements = c.toArray();
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elements.getClass() != Object[].class)
            elements = Arrays.copyOf(elements, elements.length, Object[].class);
    }
    setArray(elements);
}
public CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn) {
    setArray(Arrays.copyOf(toCopyIn, toCopyIn.length, Object[].class));
}

接著看最重頭戲的add()方法，

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

我們可以看到，CopyOnWriteArrayList沒有像ArrayList和Vector那樣復雜的擴容機制，只通過兩句代碼即實現了添加數據，又實現了擴容

  Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
  newElements[len] = e;
  setArray(newElements);

接著，在方法的開始和結束分別是上鎖lock.lock();和解鎖lock.unlock();，給方法上鎖的一個原因是避免多線程環境下，多個線程拷貝出多個副本,然后多個副本操作數據后影響數據的正確性。
除了add()方法外，set(),remove()等的操作數據的操作，基本都和add()方法類似，這里就不在贅述了。
再接著看獲取的方法get()

private E get(Object[] a, int index) {
    return (E) a[index];
}

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

可以看到，get()方法是直接在array中進行獲取。
綜合看add()和get()方法，add()方法在進行的時候會先上鎖，然后拷貝一份數據的副本進行操作，然后將操作后的副本賦值到array中去，至于get()方法是直接獲取array中的值，也正是這樣，實現了讀寫分離。但是這也會有一個問題，就是數據的實時不一致性，有可能副本還沒賦值到array，而用戶通過get()方法獲取了舊的array的值。

來看下CopyOnWriteArrayList的迭代器，因為它沒有繼承AbstractList因此也沒有modCount這個變量，先看下怎么得到它的迭代器

public ListIterator<E> listIterator(int index) {
    Object[] elements = getArray();
    int len = elements.length;
    if (index < 0 || index > len)
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);

    return new COWIterator<E>(elements, index);
}

private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
    cursor = initialCursor;
    snapshot = elements;
}

可以看到是直接通過array和初始化的下標來獲取到迭代器。至于迭代數據則是直接獲取

@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
   if (! hasNext())
       throw new NoSuchElementException();
       return (E) snapshot[cursor++];
}

因此，這里沒有像ArrayList那樣，有一個checkForComodification,檢查是否迭代數據被修改，因此我又測試了下

意料之中的毫無錯誤

剩下的一些方法就不贅述啦，大同小異。

總結

CopyOnWriteArrayList的核心是在操作數據的時候，通過拷貝原容器數組的副本，在副本上進行操作后，將副本賦值到容器數組，從而實現讀寫分離。
CopyOnWriteArrayList適用于讀多寫少的場景，因為寫的時候會拷貝數組，很容易產生大量垃圾而觸發GC，不利于系統的性能。

水平有限，難免有錯，還請評論區指正。