为什么 CopyOnWriteArrayList 需要用于写入和读取操作的副本？

Question

来自article，它说：

当我们 使用任何修改方法——例如 add() 或 remove()—— CopyOnWriteArrayList 的全部内容被复制到新的 内部副本。

由于这个简单的事实，我们可以安全地遍历列表， 即使正在发生并发修改。

当我们在 CopyOnWriteArrayList 上调用 iterator() 方法时， 我们得到一个由不可变快照备份的迭代器 CopyOnWriteArrayList 的内容。

它的内容是 ArrayList 中数据的精确副本 创建迭代器的时间。即使在此期间有些 其他线程从列表中添加或删除一个元素，即 修改正在制作将用于的数据的新副本 从该列表中查找任何进一步的数据。

接下来要问自己的一个简单问题是为什么两者兼而有之？基本上，据我了解，写入操作是在新副本上进行的，而读取操作是在集合的克隆上完成的。

例如，如果在新副本上完成写入，这意味着我可以迭代“原始”集合——这意味着它不会受到影响。那么为什么要在另一个副本（快照）中增加存储元素的开销呢？或者相反的方向，如果我将元素存储在副本（快照）中，为什么需要在副本上完成写入，而我实际上是在迭代克隆而不是“原始”集合（意味着快照永远不会改变）？

我希望这个问题是合法的，因为我确实检查了互联网上所有可能的来源，但没有一篇文章帮助我消除这种困惑。我在这里错过了什么？

Answer 1

CopyOnWriteArrayList 在调用iterator 时不会创建数组的副本，正如docs 所说：

“快照”风格的迭代器方法使用一个引用来指向创建迭代器时数组的状态。

注意“参考”这个词。

这句话的措辞相当糟糕：

它的内容是从创建迭代器时开始在 ArrayList 中的数据的精确副本。

这并不意味着当您调用iterator() 时创建了一个数组的副本。应该说：

它的内容与从迭代器创建时开始在 ArrayList 中的数据相同。

那段更重要的一点是：

即使同时其他线程从列表中添加或删除元素，该修改也会生成数据的新副本，该副本将用于从该列表中进行任何进一步的数据查找。

这意味着如果你创建了一个迭代器，然后以某种方式改变列表，迭代器将不会看到这些变化。为什么？因为突变是通过创建一个具有突变的新数组来完成的，但是迭代器正在遍历没有突变的旧数组。这就是我们说迭代器获取“快照”的原因。

这里有一些来自 OpenJDK 的代码来说明。

在iterator() 中，它只是用getArray() 创建一个COWIterator，它通过返回易失性array 字段来获取快照：

final Object[] getArray() {
    return array;
}

...

public Iterator<E> iterator() {
    return new COWIterator<E>(getArray(), 0);
}

而 mutator 方法，例如 add，设置 array 字段：

final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

...

public boolean add(E e) {
    Object[] elements = getArray();
    int len = elements.length;
    Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
    newElements[len] = e;
    setArray(newElements);
    return true;
}

我删除了（解锁）锁定代码，以便更轻松地查看正在发生的事情。