Java多线程进阶（二八）—— J.U.C之collections框架：CopyOnWriteArraySet

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一、CopyOnWriteArraySet简介

CopyOnWriteArraySet，是另一类适合并发环境的SET工具类，也是在JDK1.5时，随着J.U.C包一起引入的。
我们之前已经介绍过了ConcurrentSkipListSet，ConcurrentSkipListSet底层基于Skip List（跳表）实现，其操作平均时间复杂度均为O(logn)。

CopyOnWriteArraySet，从名字上可以看出，也是基于“写时复制”的思想。事实上，CopyOnWriteArraySet内部引用了一个CopyOnWriteArrayList对象，以“组合”方式，委托CopyOnWriteArrayList对象实现了所有API功能。

public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E>
    implements java.io.Serializable {

    private final CopyOnWriteArrayList<E> al;

    /**
     * Creates an empty set.
     */
    public CopyOnWriteArraySet() {
        al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
    }

    public CopyOnWriteArraySet(Collection<? extends E> c) {
        if (c.getClass() == CopyOnWriteArraySet.class) {
            CopyOnWriteArraySet<E> cc = (CopyOnWriteArraySet<E>) c;
            al = new CopyOnWriteArrayList<E>(cc.al);
        } else {
            al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
            al.addAllAbsent(c);
        }
    }
    // ...
}

二、CopyOnWriteArraySet原理

我们来看下CopyOnWriteArraySet是如何实现API接口的功能的：

public int size() {
    return al.size();
}

public boolean isEmpty() {
    return al.isEmpty();
}

public boolean contains(Object o) {
    return al.contains(o);
}

public Object[] toArray() {
    return al.toArray();
}

public <T> T[] toArray(T[] a) {
    return al.toArray(a);
}

public void clear() {
    al.clear();
}

public boolean remove(Object o) {
    return al.remove(o);
}

public boolean add(E e) {
    return al.addIfAbsent(e);
}

public boolean containsAll(Collection<?> c) {
    return al.containsAll(c);
}

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return al.addAllAbsent(c) > 0;
}

public boolean removeAll(Collection<?> c) {
    return al.removeAll(c);
}

public boolean retainAll(Collection<?> c) {
    return al.retainAll(c);
}

public Iterator<E> iterator() {
    return al.iterator();
}


public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
    return al.removeIf(filter);
}

public void forEach(Consumer<? super E> action) {
    al.forEach(action);
}

可以看到，上述所有的方法都是通过委托实现的，唯一的区别就是CopyOnWriteArraySet不允许含有重复元素，所以添加元素（add方法）时，内部调用了CopyOnWriteArrayList的addAllAbsent方法。

三、总结

既然CopyOnWriteArraySet也是基于“写时复制”的思想，那么它的特性也和CopyOnWriteArrayList是类似的，归结起来，有以下几点：

1. 适合“读多写少”且数据量不大的场景。
2. 线程安全
3. 内存的使用较多
4. 迭代是对快照进行的，不会抛出ConcurrentModificationException，且迭代过程中不支持修改操作。