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Java集合框架中的CopyOnWriteArrayList与ArrayList

P粉602998670

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发布时间:2026-01-07 14:01:51

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来源于php中文网

原创

CopyOnWriteArrayList适合读多写少、写操作不频繁的并发场景,如监听器列表、配置缓存等;写入性能差、内存开销大,不适用于高频增删或单线程普通集合。

java集合框架中的copyonwritearraylist与arraylist

CopyOnWriteArrayList 适合什么场景

它只适合读多写少、且写操作不频繁的并发场景。底层每次写操作(addremoveset)都会复制整个数组,所以写入性能差、内存开销大。但读操作完全无锁iterator() 也不会抛 ConcurrentModificationException

典型用例:监听器列表、配置项缓存、状态广播等——这些场景往往注册/注销极少,但遍历通知极频繁。

  • 不要用在高频增删的业务逻辑中(比如实时消息队列)
  • 不能替代 ArrayList 做普通单线程容器(没必要承担复制开销)
  • 迭代期间即使其他线程修改了列表,当前迭代器看到的仍是快照,不会反映最新状态

为什么不能用 CopyOnWriteArrayList 替代 ArrayList 做普通集合

两者的语义和性能特征完全不同:ArrayList 是非线程安全、轻量、支持随机访问和快速写入;CopyOnWriteArrayList 是线程安全、写时复制、迭代安全,但写入慢、内存占用翻倍(旧数组等待 GC)、不支持 listIterator() 的双向遍历。

如果你只是在单线程里用,或者已用 synchronized / ReentrantLock 保护了 ArrayList,那强行换 CopyOnWriteArrayList 只会拖慢性能、增加 GC 压力。

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  • CopyOnWriteArrayList.add() 平均时间复杂度是 O(n),而 ArrayList.add() 是 O(1) 均摊
  • CopyOnWriteArrayList 不允许 null 元素(调用 add(null) 会抛 NullPointerException),ArrayList 允许
  • 它的 size()get(int) 虽然快,但和 ArrayList 不是一个量级的“快”——前者是常数时间没错,但背后是整块堆内存的复制成本被摊到写操作上了

常见误用:在 for-each 循环里 remove 元素

很多人以为 CopyOnWriteArrayList 能解决“遍历时删除”的问题,于是写出这样的代码:

for (String s : list) {
    if (s.startsWith("tmp")) {
        list.remove(s); // ❌ 仍会漏删、且效率极低
    }
}

这看起来不会抛异常,但实际行为是:本次迭代基于初始快照,remove() 触发复制,但新数组对当前迭代器不可见,后续元素仍按原顺序遍历——等于“删了但没完全删”。更糟的是,每次 remove() 都复制一次数组,N 次删除就复制 N 次。

  • 正确做法是收集待删元素后批量调用 removeAll(),或改用 Iterator.remove()(它内部委托给 CopyOnWriteArrayList 自己的线程安全删除逻辑)
  • 注意:Iterator.remove()CopyOnWriteArrayList 中是安全的,但代价仍是复制——所以仍应避免在循环中频繁调用
  • 如果真要边遍历边删,且数据量不大,不如先转成 ArrayList,用传统索引倒序删

和 Collections.synchronizedList(new ArrayList()) 的关键区别

后者是对所有方法加同一把 mutex,读写都阻塞;前者读不加锁、写才复制。这意味着:

  • 高并发读 + 低频写 → CopyOnWriteArrayList 吞吐更高
  • 写操作之间仍串行(因为复制过程需原子完成),但读完全不参与锁竞争
  • synchronizedListiterator() 仍需手动同步,否则可能抛 ConcurrentModificationException;而 CopyOnWriteArrayList.iterator() 天然安全
  • synchronizedList 支持所有 ArrayList 行为(包括 nulllistIterator),CopyOnWriteArrayList 则做了取舍

选哪个,取决于你压测时真实瓶颈在哪——不是看“是否线程安全”,而是看“读写比”和“是否能接受写延迟与内存放大”。

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