寫時復制與直接鎖定/寫入時同步方法有何不同？

Question

寫時復制被認為是並發方案中的良好實踐之一。 但是，我不清楚它與寫方法上的簡單鎖/同步有何不同。 有人可以幫忙解釋一下嗎？

寫時復制：

    public V put(K key, V value) {
        synchronized (this) {
            Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);
            V val = newMap.put(key, value);
            internalMap = newMap;
            return val;
        }
    }

直接鎖定/同步：

    public V put(K key, V value) {
        synchronized (this) {
            internalMap.put(key, value);
        }
    }

對於寫線程，在​​上面的兩個示例中，它們相互排斥，相同。

對於讀取線程，在“寫時復制”中，運行“ internalMap = newMap”后的讀取操作將獲取更新后的值。 並且在直接鎖定中，運行“ internalMap.put（key，value）”后的讀取動作將獲得更新后的值。

那么，為什么我們要推廣寫時復制？ 為什么我們在寫時必須“復制”？

Answer 1

此示例的一個好處是，您可以獲得寫時復制的快照語義：對internalMap每個引用都是不可變的，一旦獲得，就不會再更改。 當您有許多並發的讀取操作遍歷internalMap且僅偶爾進行更新時，這可能會很有用。

Answer 2

使用鎖定和寫時復制都可以（實際上）實現相同的功能。 他們中的任何一個都沒有天生比另一個更好。

通常，在有很多讀取但很少寫入的情況下，寫時復制性能會更好。 這是因為平均而言，讀取比使用鎖便宜，而由於復制，寫入更昂貴。 當您進行大量寫操作時，通常最好使用鎖。

為什么寫操作更昂貴的原因很明顯（您必須在每次寫操作時都復制整個映射，,）。 讀取便宜的原因如下：

volatile Map<K, V> internalMap = new HashMap<>();

讀取internalMap不需要獲取鎖（有關更多詳細信息，請參見Java中volatile和sync之間的區別 ）。 一旦線程獲得了對internalMap的引用，它們就可以繼續處理該副本（例如，遍歷條目），而無需與其他線程進行協調，因為可以保證它不會被突變。 盡可能多的線程可以處理單個映射副本（快照）。

為了進行類比解釋，請想象一個作者正在起草一篇文章，並且有一些人作為事實檢查者。 使用鎖時，其中只有一個可以處理草稿。 使用寫時復制，作者將一個不變的快照（副本）發布到某個地方，事實檢查人員可以抓取並完成他們的工作-在工作時，他們可以根據需要讀取快照（而不是每次都中斷作者）忘記了文章的某些部分等）。

多年來，Java的鎖已得到改進，因此差異很小，但是在極端情況下，不必獲取鎖/不必在線程之間進行協調會導致更高的吞吐量等。