不要在线上滥用CopyOnWriteArrayList，姿势不对性能真的很糟糕

JDK为我们提供了很多用于并发场景的工具类，但是仍需要我们仔细了解每一种工具的使用场景，在不合适的场景使用不合适的工具，会导致性能更差。

从JDK1.5版本，JAVA提供了线程安全的List增强版CopyOnWriteArrayList，其保持线程安全的方式是：每次修改数据时，不会直接修改数据，而是把数据复制出来一份，对复制出来的数组进行操作。

通过这样的机制，可以极大程度的提升读的并发性能，所以对于CopyOnWriteArrayList来说，非常适合读多写少或者无锁的场景。

但是，如果我们为了炫技而不分场合滥用CopyOnWriteArrayList的话，可能会带来适得其反的结果。

下面，我们通过一段测试代码，比较一下CopyOnWriteArrayList和普通加锁ArrayList的读写性能差距。

我们首先测试一下写性能的差距：构建一个CopyOnWriteArrayList和synchronizedList，通过多线程并发写入100000个元素。

List<Integer> copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
//构建一个加锁的List
List<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
int loopCount = 100000;
stopWatch.start("测试写性能：copyOnWriteArrayList");
//多线程写入100000个数字
IntStream.rangeClosed(1, loopCount).parallel()
  .forEach(x -> copyOnWriteArrayList.add(ThreadLocalRandom.current().nextInt(loopCount))
          );
stopWatch.stop();
stopWatch.start("测试写性能：synchronizedList");
//多线程写入100000个数字
IntStream.rangeClosed(1, loopCount).parallel()
  .forEach(x -> synchronizedList.add(ThreadLocalRandom.current().nextInt(loopCount))
          );
stopWatch.stop();
System.out.println(stopWatch.prettyPrint());
Map<String, Integer> result = new HashMap<>();
result.put("copyOnWriteArrayList", copyOnWriteArrayList.size());
result.put("synchronizedList", synchronizedList.size());
System.out.println(JSON.toJSONString(result));

可以清楚的看到，在大量写的情况下，CopyOnWriteArrayList的性能是远远不如普通的加锁List的，性能差距可能在100倍以上。

而之所以CopyOnWriteArrayList的写入这么慢，就是因为CopyOnWriteArrayList每次写入都要对存放元素的旧数组进行复制创建一个新数组，从而导致内存申请释放消耗很大。

我们再测试一下大量读的性能差距：先对两个List写入100000个元素，再通过多线程的方式随机get元素。

List<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronizedList.addAll(IntStream.rangeClosed(1, 100000).boxed().collect(Collectors.toList()));

List<Integer> copyOnWriteArrayList = IntStream.rangeClosed(1, 100000).boxed()
  .collect(Collectors.toCollection(CopyOnWriteArrayList::new));

StopWatch stopWatch = new StopWatch();
int loopCount = 1000000;
int count = copyOnWriteArrayList.size();
stopWatch.start("测试读性能：copyOnWriteArrayList");
IntStream.rangeClosed(1, loopCount).parallel().forEach(
  x -> copyOnWriteArrayList.get(ThreadLocalRandom.current().nextInt(count))
);
stopWatch.stop();
stopWatch.start("测试读性能：synchronizedList");
IntStream.range(0, loopCount).parallel().forEach(
  x -> synchronizedList.get(ThreadLocalRandom.current().nextInt(count))
);
stopWatch.stop();
System.out.println(stopWatch.prettyPrint());
Map<String,Integer> result = new HashMap<>();
result.put("copyOnWriteArrayList", copyOnWriteArrayList.size());
result.put("synchronizedList", synchronizedList.size());
System.out.println(JSON.toJSONString(result));

经过多次测试，CopyOnWriteArrayList的读性能大概在普通加锁List的2-5倍左右。

而CopyOnWriteArrayList的读之所以快，是因为CopyOnWriteArrayList读取元素是无锁状态下直接按数组下标获取。

一般来说，CopyOnWriteArrayList只适用于大量读的场景，如果有了大量写操作，性能反而不如普通的List。

JDK为我们提供了很多用于并发场景的工具类，但是仍需要我们仔细了解每一种工具的使用场景，在不合适的场景使用不合适的工具，会导致性能更差。