这一节开始我们正式来介绍JUC集合类。我们按照List、Set、Map、Queue的顺序来进行介绍。这一节我们来看一下CopyOnWriteArrayList。
CopyOnWriteArrayList介绍
CopyOnWriteArrayList是ArrayList 的一个线程安全的变体，其中所有可变操作（add、set 等等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。
与ArrayList不同处就在于是否会拷贝数组和加锁。
CopyOnWriteArrayList顾名思义就是写时复制的ArrayList，其意思就是在修改容器的元素时，并不是直接在原数组上修改，而是先拷贝了一份数组，然后在拷贝的数组上进行修改，修改完后将其引用赋值给原数组的引用。这样体现了读写分离，这样无论在任何时候我们都可以对容器进行读取。
CopyOnWriteArrayList源码分析
我们看一下CopyOnWriteArrayList的类声明部分：
public class CopyOnWriteArrayListimplements List , RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { /** The lock protecting all mutators */ transient final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); /** The array, accessed only via getArray/setArray. */ private volatile transient Object[] array; }
它实现了List接口，所以实现了Collection的功能，另外我们看到还有两个类成员变量lock和array，
在后面的源码分析中我们能看到CopyOnWriteArrayList是线程安全的使用动态数组操作机制实现的List。所谓动态数组操作机制：即通过volatile修饰的Object类型数组来进行数组的CRUD操作。在进行add,set,remove等可变操作的时候，都会先新建一个数组把更新的值赋给该数组，然后再传递给上面的array数组来保持该次操作的可见性。这也是CopyOnWriteArrayList命名的由来。这一般需要很大的开销，但是当遍历操作的数量大大超过可变操作的数量时，即在进行读操作时的效率要远远高于写或是修改操作，这种方法可能比其他替代方法更 有效。
CopyOnWriteArrayList的线程安全实现：我们能看到是通过一个全局的Lock和volatile修饰的array来实现的。在进行add,remove,set等可变操作的时候通过赋值给array我们总能保证该变量的内存可见性，其他的线程每次总能读到最新的array变量；同样在每次进行add,remove,set等可变操作时候都会在操作的一开始加入独占锁，操作结束释放锁，以保证本次操作的安全性。
下面我们就上述分析来看一下他的部分源码：
public void add(int index, E element) { final ReentrantLock lock = this.lock; //加锁 lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; if (index > len || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+len); Object[] newElements; int numMoved = len - index; if (numMoved == 0) //如果是在最后一个位置增加就把该数组赋值一份然后新增一个长度 newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); else { //否则新建数组，然后将"volatile数组中被删除元素之外的其它元素“拷贝到新数组中；最后，将新数组赋值给”volatile数组"。 newElements = new Object[len + 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index, newElements, index + 1,numMoved); } newElements[index] = element; setArray(newElements); //拷贝 } finally { lock.unlock(); } }public E set(int index, E element) { final ReentrantLock lock = l.lock;//加锁 lock.lock(); try { rangeCheck(index); checkForComodification(); E x = l.set(index+offset, element); expectedArray = l.getArray();//拷贝 return x; } finally { lock.unlock(); } }public E remove(int index) { final ReentrantLock lock = this.lock; //加锁 lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; E oldValue = get(elements, index); int numMoved = len - index - 1; // 如果被删除的是最后一个元素，则直接通过Arrays.copyOf()进行处理，而不需要新建数组。 if (numMoved == 0) setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); // 否则，新建数组，然后将"volatile数组中被删除元素之外的其它元素“拷贝到新数组中；最后，将新数组赋值给”volatile数组"。 else { Object[] newElements = new Object[len - 1]; System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,numMoved); setArray(newElements); //拷贝 } return oldValue; } finally { lock.unlock(); } } 由上面源码部分我们可以看到CopyOnWriteArrayList在修改原数组的过程中比ArrayList多做了2件事：
1、加锁：保证我在修改数组的时候，其他人不能修改。
2、拷贝数组：无论是哪个方法，发现都需要拷贝数组。
上面的两件事就确保了CopyOnWriteArrayList在多线程的环境下可以应对自如。
我们再来看一下他的迭代器的实现：
public Iteratoriterator() { return new COWIterator (getArray(), 0);}
我们看到迭代器里面调用了COWIterator这个类，下面来看一下他的源码：
private static class COWIteratorimplements ListIterator { /** Snapshot of the array */ private final Object[] snapshot; /** Index of element to be returned by subsequent call to next. */ private int cursor; private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; snapshot = elements; } public boolean hasNext() { return cursor < snapshot.length; } public boolean hasPrevious() { return cursor > 0; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { if (! hasNext()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[cursor++]; } @SuppressWarnings("unchecked") public E previous() { if (! hasPrevious()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[--cursor]; } public int nextIndex() { return cursor; } public int previousIndex() { return cursor-1; } //不支持remove方法 public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } //不支持set方法 public void set(E e) { throw new UnsupportedOperationException(); } //不支持add方法 public void add(E e) { throw new UnsupportedOperationException(); } }
我们可以看到COWSubListIterator不支持修改元素的操作。例如，对于remove(),set(),add()等操作，COWSubListIterator都会抛出异常！
CopyOnWriteArrayList的迭代器并不是快速失败的，也就是说并不会抛出ConcurrentModificationException异常。这是因为他在修改的时候，是针对与拷贝数组而言的，对于原数组没有任何影响。我们可以看出迭代器里面没有锁机制，所以只提供读取，而不支持添加修改和删除（抛出UnsupportedOperationExcetion）。
CopyOnWriteArrayList使用示例
上面我们具体的分析了CopyOnWriteArrayList的线程安全机制和实现机制，我们再来就他的使用做一个相应的说明：
public class TestCopyOnWriteArrayList { // fixme: list是ArrayList对象时，程序会出错。 private static List list = new ArrayList (); /*private static List list = new CopyOnWriteArrayList ();*/ public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(20); for(int i=0;i<100;i++){ executor.execute(new TestList("aa")); } } private static void printAll() { String value = null; Iterator iter = list.iterator(); while(iter.hasNext()) { value = (String)iter.next(); System.out.print(value+", "); } System.out.println(); } private static class TestList extends Thread { TestList(String name) { super(name); } @Override public void run() { String val = Thread.currentThread().getName(); list.add(val); printAll(); } }} 运行上程序，当list是ArrayList对象时，程序会出错，报出java.util.ConcurrentModificationException类型异常；当使用CopyOnWriteArrayList对象时，程序可以完成iterator遍历操作。