企业官网建设流程全解析

湖北网站推广策略,昆明网站建设是什么意思,电暖怎么做网站,程序员软件开发文章目录什么是CopyOnWriteArraySet#xff1f;核心原理深度剖析底层数据结构写时复制机制详解迭代器的弱一致性与其它容器的性能对比实际应用场景1. 配置信息管理2. 在线用户状态收集器3. 事件监听器管理实战案例#xff1a;高并发在线用户监测局限性及注意事项总结参考文章…文章目录什么是CopyOnWriteArraySet核心原理深度剖析底层数据结构写时复制机制详解迭代器的弱一致性与其它容器的性能对比实际应用场景1. 配置信息管理2. 在线用户状态收集器3. 事件监听器管理实战案例高并发在线用户监测局限性及注意事项总结参考文章大家好我是你们的技术老友科威舟今天给大家分享一下Java JUC包中的CopyOnWriteArraySet原理。如何在高并发读取场景中既保证线程安全又提升性能CopyOnWriteArraySet或许正是你要找的解决方案。在多线程编程的世界里线程安全始终是我们需要直面的挑战。当涉及到共享集合时这种挑战尤为突出。今天我们要深入剖析的是一位在并发编程中不可或缺的特长生——CopyOnWriteArraySet。什么是CopyOnWriteArraySet简单来说CopyOnWriteArraySet是Java并发包(java.util.concurrent)中提供的一个线程安全的Set实现。它与众不同之处在于采用了写时复制Copy-On-Write策略这意味着每次修改操作如添加、删除元素都会创建底层数组的一个新副本而读操作则直接在原数组上进行。想象一下图书馆的管理方式当有人只想查阅书籍读操作时可以直接进入书库浏览但当需要增加或下架书籍写操作时管理员会先创建一个完整的书库副本在副本上进行修改最后再用修改后的副本替换原始书库。这样查阅者永远不会被阻塞但修改操作的成本较高。核心原理深度剖析底层数据结构CopyOnWriteArraySet的巧妙之处在于其内部实现它完全依赖CopyOnWriteArrayList作为其存储结构。publicclassCopyOnWriteArraySetEextendsAbstractSetEimplementsjava.io.Serializable{// 内部使用CopyOnWriteArrayList来存储元素privatefinalCopyOnWriteArrayListEal;publicCopyOnWriteArraySet(){alnewCopyOnWriteArrayListE();}}这里就产生了一个有趣的问题CopyOnWriteArrayList本身允许元素重复而Set要求元素唯一。CopyOnWriteArraySet如何解决这一矛盾答案是它通过调用CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法来确保元素的唯一性。写时复制机制详解添加元素的流程体现了写时复制的精髓publicbooleanadd(Ee){// 调用addIfAbsent方法确保元素不存在时才添加returnal.addIfAbsent(e);}addIfAbsent方法内部会先检查元素是否已存在只有在元素不存在时才会执行添加操作。添加过程需要获取可重入锁然后创建原数组的副本在新副本上添加元素最后将副本设置为新的当前数组。这一过程保证了写操作的原子性和线程安全但代价是每次写操作都需要复制整个数组因此写操作的性能与数组大小成正比。迭代器的弱一致性CopyOnWriteArraySet的迭代器具有弱一致性特征这意味着迭代器创建时会获取当前数组的快照在迭代过程中不会反映其他线程对集合的修改。这避免了ConcurrentModificationException异常但代价是可能遍历到过期的数据。publicIteratorEiterator(){// 返回一个基于当前数组快照的迭代器returnal.iterator();}与其它容器的性能对比为了更直观地理解CopyOnWriteArraySet的特性我们通过一个表格比较它与其它常见容器的区别特性HashSetConcurrentHashMap.KeySetViewCopyOnWriteArraySet读性能O(1)O(1)O(n)但无锁写性能O(1)O(1)带锁竞争O(n)复制开销内存消耗最低中等较高写时复制迭代器一致性弱一致性弱一致性强一致性快照适用场景单线程环境高频读写低频写高频读从对比中可以看出CopyOnWriteArraySet在读多写少的场景中具有明显优势特别是在需要频繁遍历且写操作较少的并发环境中。实际应用场景1. 配置信息管理在大型系统中配置信息通常只在启动时加载之后会被多个线程频繁读取但极少修改。使用CopyOnWriteArraySet存储配置项可以保证在高并发读取时的性能。publicclassConfigurationManager{privatefinalCopyOnWriteArraySetConfigListenerlistenersnewCopyOnWriteArraySet();// 添加配置监听器写操作少publicvoidaddListener(ConfigListenerlistener){listeners.add(listener);}// 通知所有监听器读操作多publicvoidfireConfigChanged(ConfigEventevent){for(ConfigListenerlistener:listeners){listener.onConfigChanged(event);}}}2. 在线用户状态收集器电商平台需要实时跟踪在线用户状态这类场景中读取频率远高于写入频率。publicclassOnlineUserManager{privatefinalCopyOnWriteArraySetLongonlineUsersnewCopyOnWriteArraySet();// 用户登录写操作publicbooleanuserLogin(LonguserId){booleanaddedonlineUsers.add(userId);if(added){log.info(用户{}登录成功当前在线人数{},userId,onlineUsers.size());}returnadded;}// 获取在线用户列表读操作publicSetLonggetOnlineUsers(){returnCollections.unmodifiableSet(onlineUsers);}}3. 事件监听器管理GUI框架或事件驱动系统中监听器通常在初始化时注册之后主要进行遍历操作以通知事件这正是CopyOnWriteArraySet的用武之地。实战案例高并发在线用户监测以下是一个基于Spring Boot的在线用户监测系统完整示例展示了CopyOnWriteArraySet在生产环境中的应用ComponentpublicclassOnlineUserManager{privatefinalCopyOnWriteArraySetLongonlineUsersnewCopyOnWriteArraySet();privatefinalConcurrentMapLong,LonglastHeartbeatnewConcurrentHashMap();privatestaticfinallongHEARTBEAT_TIMEOUT300_000;// 5分钟// 用户登录publicbooleanuserLogin(LonguserId){booleanresultonlineUsers.add(userId);if(result){lastHeartbeat.put(userId,System.currentTimeMillis());}returnresult;}// 心跳保活publicvoidrefreshHeartbeat(LonguserId){if(onlineUsers.contains(userId)){lastHeartbeat.put(userId,System.currentTimeMillis());}}// 定时清理超时用户publicvoidcleanExpiredUsers(){longnowSystem.currentTimeMillis();for(LonguserId:onlineUsers){LonglastTimelastHeartbeat.get(userId);if(lastTime!nullnow-lastTimeHEARTBEAT_TIMEOUT){onlineUsers.remove(userId);lastHeartbeat.remove(userId);}}}}这个实现能够支持5000 QPS的并发读取压力同时保证用户登录/登出操作的原子性。局限性及注意事项尽管CopyOnWriteArraySet在特定场景下表现优秀但它并非万能钥匙存在以下局限性内存开销大写操作需要复制整个数组内存占用较高实时性弱读操作可能无法立即看到其他线程的最新修改写性能随数据量增长而下降不适合存储大量数据且写操作频繁的场景总结CopyOnWriteArraySet是Java并发包中一颗璀璨的明珠它在读多写少的并发场景中表现卓越。通过写时复制机制它实现了读操作的无锁并发特别适合配置管理、事件监听、会话管理等场景。但是选择数据结构时一定要根据实际应用场景权衡利弊。如果你的应用写操作频繁或数据量巨大那么ConcurrentHashMap.KeySetView可能是更好的选择。技术选型的艺术不在于选择最先进的技术而在于选择最合适的技术。CopyOnWriteArraySet的存在再次证明了这一原则在正确的场景下即使看似低效的复制整个数组的策略也能成为解决高并发问题的利器。参考文章[Java CopyOnWriteArraySet源码深度解析 - CSDN][深度剖析 Java CopyOnWriteArraySet源码级使用原理揭秘 - 51CTO][揭秘 Java CopyOnWriteArraySet深入源码剖析使用原理 - CSDN][CopyOnWriteArraySet - CSDN][JUC集合类 CopyOnWriteArraySet源码解析 JDK8 - CSDN][基于CopyOnWriteArraySet的高并发在线用户状态收集器架构设计 - CSDN][如何在Java中使用CopyOnWriteArraySet - PHP中文网]本文主要观点基于以上参考资料结合实际开发经验整理而成。转载请注明出处。*更多技术干货欢迎关注微信公众号科威舟的AI笔记~【转载须知】转载请注明原文出处及作者信息