Java CopyOnWriteArrayList面试题
1. 什么是CopyOnWriteArrayList？
CopyOnWriteArrayList是一种线程安全的变长数组，适用于读多写少的场景。在每次修改操作（添加、删除等）时，都会复制一份数组，因此读操作不需要加锁，提供较高的读性能。
CopyOnWriteArrayList<String> cowList = new CopyOnWriteArrayList<>();
2. CopyOnWriteArrayList的构造方法有哪些？
CopyOnWriteArrayList提供了三种构造方法：
- 无参数构造方法，创建一个空的CopyOnWriteArrayList。
- 接受一个Collection对象作为参数的构造方法，将集合中的元素复制到新创建的CopyOnWriteArrayList中。
- 接受一个数组作为参数的构造方法，将数组中的元素复制到新创建的CopyOnWriteArrayList中。
CopyOnWriteArrayList<String> cowList1 = new CopyOnWriteArrayList<>();
CopyOnWriteArrayList<String> cowList2 = new CopyOnWriteArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
CopyOnWriteArrayList<String> cowList3 = new CopyOnWriteArrayList<>("a", "b", "c");
3. CopyOnWriteArrayList是如何保证线程安全的？
CopyOnWriteArrayList通过在每次修改操作时复制整个底层数组来保证线程安全。读操作直接在旧数组上进行，不受写操作影响，因此不需要加锁。
4. CopyOnWriteArrayList的add方法是如何实现的？
add方法在添加元素时，首先复制一份当前数组，然后在新数组上添加元素，最后将原数组引用指向新数组。
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
5. CopyOnWriteArrayList的读操作是否需要加锁？
不需要，CopyOnWriteArrayList的读操作（如get）不需要加锁，因为它们直接在当前数组上进行，不受写操作影响。
String element = cowList.get(index);
6. CopyOnWriteArrayList的迭代器有什么特点？
CopyOnWriteArrayList的迭代器是弱一致性的，不会抛出ConcurrentModificationException异常。这意味着迭代器可能会错过在迭代过程中对列表的修改。
Iterator<String> iterator = cowList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
}
7. CopyOnWriteArrayList适用于什么场景？
适用于读操作远多于写操作的场景，如缓存实现。
8. CopyOnWriteArrayList的性能如何？
在写操作频繁的场景下，CopyOnWriteArrayList的性能较差，因为每次写操作都需要复制整个数组。在读操作频繁的场景下，性能较好。
9. CopyOnWriteArrayList是否允许null元素？
是的，CopyOnWriteArrayList允许null元素。
cowList.add(null);
10. CopyOnWriteArrayList的size方法是如何实现的？
size方法返回底层数组的长度，由于读操作不需要加锁，因此返回的值是一个近似值。
int size = cowList.size();
11. CopyOnWriteArrayList的remove方法是如何实现的？
remove方法在删除元素时，同样复制一份当前数组，然后在新数组上删除元素，最后将原数组引用指向新数组。
public E remove(int index) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
E oldValue = get(elements, index);
int numMoved = len - index - 1;
if (numMoved == 0)
setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
else {
Object[] newElements = new Object[len - 1];
System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
numMoved);
setArray(newElements);
}
return oldValue;
} finally {
lock.unlock();
}
}
12. CopyOnWriteArrayList是否适用于高并发场景？
适用于读多写少的高并发场景。
13. CopyOnWriteArrayList的迭代器是否是强一致性的？
不是，CopyOnWriteArrayList的迭代器是弱一致性的。
14. CopyOnWriteArrayList的toArray方法有什么作用？
toArray方法返回包含CopyOnWriteArrayList所有元素的数组。
Object[] array = cowList.toArray();
15. CopyOnWriteArrayList的toArray(T[] a)方法有什么作用？
toArray(T[] a)方法返回包含CopyOnWriteArrayList所有元素的数组；返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
String[] array = cowList.toArray(new String[0]);
16. CopyOnWriteArrayList的元素顺序如何保证？
CopyOnWriteArrayList中的元素顺序是按照它们被插入的顺序来保证的。
17. CopyOnWriteArrayList的get和set方法有什么特点？
get方法直接在当前数组上读取元素，而set方法在修改元素时复制一份当前数组，然后在新数组上修改元素，最后将原数组引用指向新数组。
String element = cowList.get(index);
cowList.set(index, "newElement");
18. CopyOnWriteArrayList为什么并发安全且性能比Vector好？
CopyOnWriteArrayList通过写时复制数组来保证并发安全，读操作不需要加锁，因此在读多写少的场景下性能优于Vector。Vector在每次操作时都需要加锁，导致性能较差。
19. CopyOnWriteArrayList的迭代器为什么不抛出ConcurrentModificationException？
CopyOnWriteArrayList的迭代器是弱一致性的，它允许在迭代过程中对列表进行修改，因此不会抛出ConcurrentModificationException异常。
20. CopyOnWriteArrayList的写操作开销大的原因是什么？
每次写操作（如添加、删除）都需要复制整个数组，这导致写操作的开销较大，尤其是在数组较大时。