设计模式之避免共享的设计模式Copy-on-Write模式

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设计模式之避免共享的设计模式Immutability(不变性)模式
设计模式之并发特定场景下的设计模式 Two-phase Termination(两阶段终止)模式


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一、Copy-on-Write是什么?

  • Java 里 String 在实现 replace() 方法的时候,并没有更改原字符串里面 value[] 数组的内容,而是创建了一个新字符串,这种方法在解决不可变对象的修改问题时经常到。它本质上是一种 Copy-on-Write方法。所谓 Copy-on-Write,经常被缩写为 COW 或者 CoW,顾名思义就是写时复制。
  • 不可变对象的写操作往往都是使用 Copy-on-Write 方法解决的,当然 Copy-on-Write 的应用领域并不局限于 Immutability 模式。
  • Copy-on-Write 才是最简单的并发解决方案,很多人都在无意中把它忽视了。它是如此简单,以至于 Java 中的基本数据类型String、Integer、Long 等都是基于 Copy-on-Write 方案实现的。
  • Copy-on-Write 缺点就是消耗内存,每次修改都需要复制一个新的对象出来,好在随着自动垃圾回收(GC)算法的成熟以及硬件的发展,这种内存消耗已经渐渐可以接受了。所以在实际工作中,如果写操作非常少(读多写少的场景),可以尝试使用 Copy-on-Write。

二、应用

  1. 配置信息:在配置信息读取频繁,而修改操作较少时,可以使用COW来管理配置信息。当需要修改配置时,创建配置的副本进行修改,然后替换原始配置,确保读取配置信息的线程不会受到修改操作的干扰。

  2. 缓存:在缓存对象上应用COW可以确保读操作始终访问到数据的一致性版本,而不受到写操作的影响。修改操作会在副本上进行,然后替换原始缓存对象。

  3. 数据快照:当需要对数据进行快照备份时,可以使用COW技术。在数据变化时,先复制原始数据,然后对副本进行写操作,以确保数据备份的一致性。

  4. 不变性对象:在并发编程中,不变性对象是一种常见的编程模式。不变性对象在创建后就不再修改,而是返回新的对象来代表修改后的状态。在这种场景下,COW可以用于处理返回新对象时的内部数据复制,确保并发访问的安全性。

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