Copy-On-Write簡稱COW，是一種用於程序設計中的優化策略。其基本思路是，從一開始大家都在共享同一個內容，當某個人想要修改這個內容的時候，纔會真正把內容Copy出去形成一個新的內容然後再改，這是一種延時懶惰策略。從JDK1.5開始Java併發包裏提供了兩個使用CopyOnWrite機制實現的併發容器,它們是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的併發場景中使用到。
什麼是CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器即寫時複製的容器。通俗的理解是當我們往一個容器添加元素的時候，不直接往當前容器添加，而是先將當前容器進行Copy，複製出一個新的容器，然後新的容器裏添加元素，添加完元素之後，再將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容器進行併發的讀，而不需要加鎖，因爲當前容器不會添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。
CopyOnWriteArrayList如何做到線程安全的
CopyOnWriteArrayList使用了一種叫寫時複製的方法，當有新元素添加到CopyOnWriteArrayList時，先從原有的數組中拷貝一份出來，然後在新的數組做寫操作，寫完之後，再將原來的數組引用指向到新數組。
public boolean add(E e) {
//1、先加鎖
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
//2、拷貝數組
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
//3、將元素加入到新數組中
newElements[len] = e;
//4、將array引用指向到新數組
setArray(newElements);
return true;
} finally {
//5、解鎖
lock.unlock();
}
}可以看出來CopyOnWriteArrayList的整個add操作都是在鎖的保護下進行的。
當有新元素加入的時候，如下圖，創建新數組，並往新數組中加入一個新元素,這個時候，array這個引用仍然是指向原數組的。
圖片來自水印
當元素在新數組添加成功後，將array這個引用指向新數組。
圖片來自水印
讀取操作：
public E get(int index) {
return get(getArray(), index);
}但是它的讀操作並沒有同步，因此讀取它的數據的時候不一定是最新的數據。
總結
- 注意內存的消耗，每次進行寫入操作的時候，都會複製一個副本，如果這些對象佔用的內存比較大，比如說200M左右，那麼再寫入100M數據進去，內存就會佔用300M，那麼這個時候很有可能造成頻繁的Yong GC和Full GC。針對內存佔用問題，可以通過壓縮容器中的元素的方法來減少大對象的內存消耗，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，而使用其他的併發容器，如ConcurrentHashMap。
- 不能用於實時讀的場景，像拷貝數組、新增元素都需要時間，所以調用一個set操作後，讀取到數據可能還是舊的,雖然CopyOnWriteArrayList 能做到最終一致性,但是還是沒法滿足實時性要求；
- CopyOnWriteArrayList 合適讀多寫少的場景，不過這類慎用
因爲誰也沒法保證CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少數據，萬一數據稍微有點多，每次add/set都要重新複製數組，這個代價實在太高昂了。在高性能的互聯網應用中，這種操作分分鐘引起故障。 - 設計思想：併發時候，可以開闢新的地址，來解決併發問題。
參考文章：
* 線程安全的CopyOnWriteArrayList介紹
* Java併發編程：併發容器之CopyOnWriteArrayList（轉載）