CopyOnWrite是一种优化策略，当在并发写时，通过复制出原内容，在新的内容上读写，然后再把新的内容指向原来内容的引用。通过这种策略实现并发时，读写互不干涉，类似读写分离，来提升性能。
CopyOnWrite容器是写时复制容器，实现读无锁，提高读的并发性能。 Java目前提供了两个CopyOnWrite容器，分别为CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet，CopyOnWriteArraySet的实现完全是通过CopyOnWriteArrayList来实现的，它持有一个final的CopyOnWriteArrayList引用，把方法调用都委托给CopyOnWriteArrayList来调用。
下面只研究CopyOnWriteArrayList的实现：
一、CopyOnWriteArrayList的结构
CopyOnWriteArrayList的结构比较简单，它只包含了两个成员变量：volatile的array对象数组和ReentrantLock对象。volatile的array引用可以保证修改时对其它线程可见，ReentrantLock锁主要运用在对数组的写操作上。
二、主要方法实现分析
1、add的相关方法实现
add有3个方法，一个是直接添加到数组中，一个是添加到数组中的指定位置，还有一个是如果数组中没有元素时才添加成功的方法，主要是给CopyOnWriteArraySet使用，相关代码如下：
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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();
}
}
public void add(int index, E element) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
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)
newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
else {
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);
} finally {
lock.unlock();
}
}
public boolean addIfAbsent(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = new Object[len + 1];
for (int i = 0; i < len; ++i) {
if (eq(e, elements[i]))
return false;
else
newElements[i] = elements[i];
}
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
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从上面的代码可以看出，3者的实现大同小异，主要流程如下：
1).首先加锁，然后获取旧数组，复制出一份新数组，然后在新数组上添加元素，最后把对象数组的引用指用新数组；
2).不同的是add(E e)直接把添加的元素添加到新数组的最后位置，而add(int index ,E e)方法在复制旧数组时不同，需要计算出index前后的长度，再复制；addIfAbsent(E e)则是会判断数组中是否已经存在要添加的元素，如果存在返回false。
2、get方法实现
get方法实现很简单，直接从array数组引用的下标找到对应的元素返回即可：
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public E get(int index) {
return (E)(getArray()[index]);
}
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其它的方法实现也很简单，涉及到更新数组的操作都会加锁和复制新数组。
三、总结
CopyOnWrite是典型的以空间换时间的模型，实现的容器优点和缺点都突出，优点是性能非常高，因为没有锁。但存在两个问题，第一是内存占用会很高，因为在复制出新数组后，旧的数组中的对象并不会马上销毁，如果数组很大，且并发更新很高时，搞不好会出现内存溢出。可以通过一些方法压缩内容，避免这种问题；第二是存在内存一致性问题，虽然最终内存还是一致的，但如果在复制新数组过程中，引用还未指向新数组时，线程访问会出现读不到新的元素。
