Что вы можете рассказать о коллекциях CopyOnWrite в Java?

CopyOnWriteArrayList и CopyOnWriteArraySet — реализации интерфейсов List и Set соответственно, входящие в пакет java.util.concurrent.

Их ключевая особенность - мутабельные операции (add, remove, set) создают новую копию внутреннего массива, на которую затем ссылается объект коллекции. Чтение же происходит с использованием текущего массива.

Преимущества:

• Потокобезопасность: Не требуют явной внешней синхронизации для операций чтения и записи.
• Производительность при чтении: Операции чтения очень быстрые, так как не блокируются.
• Итераторы: Итераторы этих коллекций работают с моментальным снимком данных на момент создания итератора. Они не бросают ConcurrentModificationException при модификации коллекции другим потоком.

Недостатки:

• Накладные операции записи: Каждая операция записи (add, remove, set) создает новую копию массива, что может быть дорого по времени и памяти для больших коллекций или частых модификаций.
• Актуальность данных: Итераторы могут не видеть последних изменений, внесенных после их создания.
• Потребление памяти: Копирование массива может привести к повышенному потреблению памяти.

Типичные сценарии использования:

• Когда операции чтения значительно преобладают над операциями записи.
• Когда требуется высокая производительность чтения без блокировок.
• Когда итераторы должны быть устойчивы к изменениям, происходящим в других потоках.
• В ситуациях, где допустима некоторая задержка между записью и возможностью увидеть изменение при чтении.

Пример использования CopyOnWriteArrayList:

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

// Создание потокобезопасного списка
List<String> threadSafeList = new CopyOnWriteArrayList<>();

// Добавление элементов (создается новая копия массива)
threadSafeList.add("Element 1");
threadSafeList.add("Element 2");

// Чтение элементов (используется текущий массив)
for (String element : threadSafeList) {
    System.out.println(element);
}

// Модификация другим потоком во время обхода итератором
// Итератор продолжит работать с данными на момент его создания

В сравнении с другими потокобезопасными коллекциями, например, синхронизированными оболочками (Collections.synchronizedList) или коллекциями из пакета java.util.concurrent (например, ConcurrentHashMap), CopyOnWrite коллекции предлагают специфичный компромисс между производительностью чтения и записи и потокобезопасностью. Они идеально подходят для сценариев "читаешь много, пишешь мало".