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在Java里如何使用CopyOnWriteArrayList实现安全遍历_Java并发集合说明

P粉602998670

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发布时间:2026-01-21 01:01:09

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来源于php中文网

原创

CopyOnWriteArrayList核心用途是多线程下边读边写不抛ConcurrentModificationException,靠读写分离和写时复制实现遍历安全,但遍历看不到新写入元素,适用于读多写少场景。

在java里如何使用copyonwritearraylist实现安全遍历_java并发集合说明

遍历时修改不会抛 ConcurrentModificationException

这是 CopyOnWriteArrayList 最核心的用途:在多线程环境下边读边写,遍历过程完全不会因其他线程调用 add()remove() 而中断。它靠的是「读写分离 + 写时复制」——每次写操作都新建数组并复制原内容,而迭代器始终持有一个快照(即创建时的数组引用),所以遍历看到的是旧数据,但不会出错。

常见错误现象:
直接用普通 ArrayList 在多线程中边 for-eachremove(),大概率触发 ConcurrentModificationException;换成 CopyOnWriteArrayList 后异常消失,但要注意——你删掉的元素,当前正在遍历的迭代器是看不到的。

  • 适用于读多写少场景(比如监听器列表、配置白名单)
  • 写操作开销大:每次 add() / remove() 都要数组复制,时间复杂度 O(n)
  • 迭代器不支持 remove()(调用会抛 UnsupportedOperationException

iterator()listIterator() 的行为差异

两者都返回只读快照视图,但语义略有不同:iterator() 是单向前向遍历,listIterator() 支持双向及索引定位。关键点在于——它们都**不反映后续写操作**,且都不允许通过迭代器修改集合。

使用场景举例:广播事件时遍历监听器列表,同时允许其他线程动态增删监听器,此时用 iterator() 最自然;若需从末尾反向处理(如清理资源),可用 listIterator(size()),但注意它仍基于构造时刻的数组。

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  • iterator() 返回的 Iterator 不支持 remove()
  • listIterator() 支持 hasPrevious() / previous(),但同样禁止修改
  • 所有迭代器的 size()contains() 等方法都作用于快照,不是实时状态

Collections.synchronizedList() 的关键区别

别误以为加了同步锁就等于安全遍历。Collections.synchronizedList(new ArrayList()) 仅保证每个方法原子性,但复合操作(如先 size()get(i))仍需手动同步;而遍历本身(for-each)本质是多次 get() + hasNext(),中间可能被其他线程写入打断,导致不一致或异常。

CopyOnWriteArrayList 把一致性保障下沉到数据结构内部,无需额外同步块。代价是内存占用翻倍(写时复制)、写延迟明显(新元素对当前遍历不可见)。

  • 同步包装类适合需要强实时一致性的场景(如计数器、状态机)
  • CopyOnWriteArrayList 适合「最终一致 + 遍历安全」优先的场景
  • 二者都不能解决「读取后业务逻辑依赖旧值做写入」这类竞态,仍需更高层协调

实际代码里怎么避免踩坑

最常被忽略的是「写后立即读不到」这个特性。比如添加一个监听器后马上触发事件,却没被通知到——因为当前所有活跃迭代器还卡在旧快照上。

CopyOnWriteArrayList listeners = new CopyOnWriteArrayList<>();
listeners.add(() -> System.out.println("A"));
// 此时启动遍历
Thread t1 = new Thread(() -> {
    for (Runnable r : listeners) r.run(); // 输出 A
});
// 另一线程新增
Thread t2 = new Thread(() -> listeners.add(() -> System.out.println("B")));
t1.start(); t2.start(); // B 不会被 t1 看到
  • 不要依赖「刚 add 的元素马上能被遍历到」
  • 避免在循环体内调用 add()remove()(虽不报错,但新元素进不了本次遍历)
  • 如果需要强一致性读写,考虑 ReentrantReadWriteLock + 普通 ArrayList,而非盲目替换

它的安全是有条件的:安全在「不崩溃」,不在「实时」。理解这点,才能决定是不是真该用它。

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