Copy-On-Write容器

Copy-On-Write簡稱COW，是一種用于程式設計中的優化政策。其基本思路是，從一開始大家都在共享同一個内容，當某個人想要修改這個内容的時候，才會真正把内容Copy出去形成一個新的内容然後再改，這是一種延時懶惰政策。從JDK1.5開始Java并發包裡提供了兩個使用CopyOnWrite機制實作的并發容器,它們是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并發場景中使用到。

CopyOnWrite容器即寫時複制的容器。通俗的了解是當我們往一個容器添加元素的時候，不直接往目前容器添加，而是先将目前容器進行Copy，複制出一個新的容器，然後新的容器裡添加元素，添加完元素之後，再将原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對CopyOnWrite容器進行并發的讀，而不需要加鎖，因為目前容器不會添加任何元素。是以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。

以下代碼是向ArrayList裡添加元素，可以發現在添加的時候是需要加鎖的，否則多線程寫的時候會Copy出N個副本出來。 

讀的時候不需要加鎖，如果讀的時候有多個線程正在向ArrayList添加資料，讀還是會讀到舊的資料，因為寫的時候不會鎖住舊的ArrayList。

CopyOnWrite并發容器用于讀多寫少的并發場景。比如白名單，黑名單，商品類目的通路和更新場景，假如我們有一個搜尋網站，使用者在這個網站的搜尋框中，輸入關鍵字搜尋内容，但是某些關鍵字不允許被搜尋。這些不能被搜尋的關鍵字會被放在一個黑名單當中，黑名單每天晚上更新一次。當使用者搜尋時，會檢查目前關鍵字在不在黑名單當中，如果在，則提示不能搜尋。

CopyOnWrite容器有很多優點，但是同時也存在兩個問題，即記憶體占用問題和資料一緻性問題。

記憶體占用問題。因為CopyOnWrite的寫時複制機制，是以在進行寫操作的時候，記憶體裡會同時駐紮兩個對象的記憶體，舊的對象和新寫入的對象。如果這些對象占用的記憶體比較大，比如說200M左右，那麼再寫入100M資料進去，記憶體就會占用300M，那麼這個時候很有可能造成頻繁的Yong GC和Full GC。針對記憶體占用問題，可以通過壓縮容器中的元素的方法來減少大對象的記憶體消耗，比如，如果元素全是10進制的數字，可以考慮把它壓縮成36進制或64進制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并發容器，如ConcurrentHashMap。

資料一緻性問題。CopyOnWrite容器隻能保證資料的最終一緻性，不能保證資料的實時一緻性。是以如果你希望寫入的的資料，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。