Java 集合中同步ArrayList和CopyOnWriteArrayList的区别

我们知道ArrayList是不同步的，如果多个线程试图同时修改ArrayList，那么最后的结果将是不确定的。因此，为了在多线程环境下实现线程安全，同步ArrayList是必须的。

为了创建List对象，我们一般都是创建List接口的对象，然后根据我们的要求创建List类，并在最近添加元素，进行访问和更新，而没有考虑到线程安全问题。这个概念很简单，同时也有点高级，因为我们看到大多数Java开发者在编写代码时并没有采用这种技术。

注意： 同步ArrayList是同步集合，而 CopyOnWriteArrayList是一个并发集合，因为它是在保持并发性的情况下产生的。

在ArrayList中实现同步的不同方法

ArrayList中的同步可以通过两种方式实现。

1. 使用集合类的synchronizedList()方法
2. 使用CopyOnWriteArrayList（COWAL）。

例子

// Java Program to Illustrate Synchronized ArrayList
// Using synchronizedList() Method
 
// Importing required classes
import java.util.* ;
 
// Main class
// SynchronizedArrayList
class GFG {
 
    // Main driver method
    public static void main(String[] args) {
 
        // Creating an empty ArrayList of string type
        // By default, non - synchronized List
        List<String> sal = new ArrayList<String>();
 
        // Adding elements to above List
        // using add() method
        sal.add("Geeks");
        sal.add("for");
        sal.add("Geeks");
        sal.add("Computer");
        sal.add("Science");
        sal.add("Portal");
 
        // Printing the above non-synchronised List
        System.out.println(sal);
 
        // Synchronizing above List
        // using SynchronizedList() method
        Collections.synchronizedList(sal);
 
        // Synchronized block to
        // avoid non-deterministic behavior
        synchronized (sal) {
 
            // Using iterators to iterate over elements
            Iterator<String> itrobj = sal.iterator();
 
            // Holds true till there is single element remaining
            while (itrobj.hasNext()) {
                // Printing elements
                // using next() method
                System.out.println(itrobj.next());
            }
        }
    }
}

输出

由于这两种方法都是用来实现Arraylist的线程安全的。问题出现了，何时使用COWAL，何时使用Collections类的synchronizedList()方法。这可以通过了解它们之间的区别来理解。 synchronized ArrayList和CopyOnWriteArrayList之间的主要区别来自于它们的性能、可扩展性以及它们如何实现线程安全。

当Collection.synchronizedList()已经存在时，为什么CopyOnWriteArrayList会出现？

所以答案很简单，因为最初，SynchronizedList被用于多线程环境，但它有一些限制。它所有的读写方法都是同步于列表对象本身的，也就是说，如果一个线程正在执行add()方法，它就会阻止其他想要获得迭代器的线程访问列表中的元素。另外，每次只允许一个线程对列表中的元素进行迭代，这是不高效的。这是很僵硬的。因此，需要一个更灵活的集合，允许。

1. 多个线程同时执行读操作。
2. 一个线程执行读操作，另一个线程同时执行写操作。
3. 只有一个线程可以执行写操作，而其他线程可以同时执行读操作。

为了克服这些问题，最后，在 Java 5 中，引入了一组新的集合类，称为 并发集合 ，其中有 CopyOnWriteArrayList 。CopyOnWriteArrayList类是为了实现这种顺序写和并发读的功能。

让我们来讨论一下与这两个类相关的特性，它们之间有一条细微的区别，如下所示。

1.线程的锁定

CopyOnWriteArrayList 类的工作原理与它的名字一样，即写时复制（copy-on-write ），在读和写的操作中执行不同的操作。对于每一个写操作（add、set、remove等），它都会为列表中的元素制作一个新的副本，而对于读操作（get、iterator、listIterator等），它在一个不同的副本上工作。因此，在读操作中没有额外的开销，它的读操作比Collections.SynchronizedList()快。因此， COWAL比Synchronized List更适合于读取操作 。

2.写操作

对于ArrayList的写操作， COWAL的写操作比Collections.synchronizedList()慢， 因为它使用了Re-entrantLock。写入方法总是创建一个现有数组的副本，并在副本上进行修改，最后更新数组的易失性引用以指向这个新数组。因此，在写操作中，它有大量的开销。这就是为什么CopyOnWriteArrayList的写操作要比Collections.synchronizedList()慢。

3.修改过程中的行为

Synchronized List是一个快速失败的迭代器 ，也就是说，当一个线程在列表上迭代时，它将抛出ConcurrentModifcationException，而 CopyOnWriteArrayList是一个失败安全的迭代器 ，也就是说，即使一个线程在列表上迭代时，它也不会抛出ConcurrentModifcationException。

4.工作线程的数量

只有一个线程被允许在同步列表上操作，通过锁定整个列表对象，这影响了它的性能，因为其他线程在等待，而在 COWAL 的情况下，多个线程被允许在ArrayList上操作，因为它在单独的克隆副本上进行更新/修改操作，这 使得它的性能更快。

5.块内迭代

当迭代同步List时，确保在同步块内迭代，而在CopyOnWriteArrayList中，我们可以安全地在同步块外迭代。

什么时候使用SynchronizedList

• 因为在CopyOnWriteArrayList中，每一次更新/修改操作都会创建一个新的单独的克隆副本，JVM分配内存并将克隆副本与原始副本合并的开销很大。因此，在这种情况下，SynchronizedList是一个更好的选择。当Arraylist的大小很大时。
• 当Arraylist的大小很大时。

什么时候使用CopyOnWriteArrayList

• CopyOnWriteArrayList提供了无锁的读取，这意味着如果有更多的读者线程，并且写入发生率很低，那么性能会好很多。
• 当Arraylist的大小较小时。

SynchronizedList v/s CopyOnWriteArrayList