通过异常堆栈我们可以到,异常发生的调用链ForEachDemo的第23行,Iterator.next 调用了 Iterator.checkForComodification方法,而异常就是checkForComodification方法中抛出的。
其实,经过debug后,我们可以发现,如果remove代码没有被执行过,iterator.next这一行是一直没报错的。抛异常的时机也正是remove执行之后的的那一次next方法的调用。
我们直接看下checkForComodification方法的代码,看下抛出异常的原因:
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final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
代码比较简单,modCount != expectedModCount的时候,就会抛出ConcurrentModificationException。
那么,就来看一下,remove/add 操作室如何导致modCount和expectedModCount不相等的吧。
四、remove/add做了什么首先,我们要搞清楚的是,到底modCount和expectedModCount这两个变量都是个什么东西。
通过翻源码,我们可以发现:
modCount是ArrayList中的一个成员变量。它表示该集合实际被修改的次数。
expectedModCount 是 ArrayList中的一个内部类——Itr中的成员变量。expectedModCount表示这个迭代器期望该集合被修改的次数。其值是在ArrayList.iterator方法被调用的时候初始化的。只有通过迭代器对集合进行操作,该值才会改变。
Itr是一个Iterator的实现,使用ArrayList.iterator方法可以获取到的迭代器就是Itr类的实例。
他们之间的关系如下:
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class ArrayList{
private int modCount;
public void add();
public void remove();
private class Itr implements Iterator<E> {
int expectedModCount = modCount;
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
}
其实,看到这里,大概很多人都能猜到为什么remove/add 操作之后,会导致expectedModCount和modCount不想等了。
通过翻阅代码,我们也可以发现,remove方法核心逻辑如下:
可以看到,它只修改了modCount,并没有对expectedModCount做任何操作。
简单总结一下,之所以会抛出ConcurrentModificationException异常,是因为我们的代码中使用了增强for循环,而在增强for循环中,集合遍历是通过iterator进行的,但是元素的add/remove却是直接使用的集合类自己的方法。这就导致iterator在遍历的时候,会发现有一个元素在自己不知不觉的情况下就被删除/添加了,就会抛出一个异常,用来提示用户,可能发生了并发修改。
五、正确姿势至此,我们介绍清楚了不能在foreach循环体中直接对集合进行add/remove操作的原因。
但是,很多时候,我们是有需求需要过滤集合的,比如删除其中一部分元素,那么应该如何做呢?有几种方法可供参考:
1.直接使用普通for循环进行操作我们说不能在foreach中进行,但是使用普通的for循环还是可以的,因为普通for循环并没有用到Iterator的遍历,所以压根就没有进行fail-fast的检验。
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List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (int i = 0; i < 1; i++) {
if (userNames.get(i).equals("Hollis")) {
userNames.remove(i);
}
}
System.out.println(userNames);
2.直接使用Iterator进行操作除了直接使用普通for循环以外,我们还可以直接使用Iterator提供的remove方法。
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List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
Iterator iterator = userNames.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
if (iterator.next().equals("Hollis")) {
iterator.remove();
}
}
System.out.println(userNames);
如果直接使用Iterator提供的remove方法,那么就可以修改到expectedModCount的值。那么就不会再抛出异常了。其实现代码如下:
3.使用Java 8中提供的filter过滤Java 8中可以把集合转换成流,对于流有一种filter操作, 可以对原始 Stream 进行某项测试,通过测试的元素被留下来生成一个新 Stream。
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List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
userNames = userNames.stream().filter(userName -> !userName.equals("Hollis")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(userNames);
4.直接使用fail-safe的集合类在Java中,除了一些普通的集合类以外,还有一些采用了fail-safe机制的集合类。这样的集合容器在遍历时不是直接在集合内容上访问的,而是先复制原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。
由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历,所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到,所以不会触发ConcurrentModificationException。
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ConcurrentLinkedDeque<String> userNames = new ConcurrentLinkedDeque<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (String userName : userNames) {
if (userName.equals("Hollis")) {
userNames.remove();
}
}
基于拷贝内容的优点是避免了ConcurrentModificationException,但同样地,迭代器并不能访问到修改后的内容,即:迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝,在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。
java.util.concurrent包下的容器都是安全失败,可以在多线程下并发使用,并发修改。
5.使用增强for循环其实也可以如果,我们非常确定在一个集合中,某个即将删除的元素只包含一个的话, 比如对Set进行操作,那么其实也是可以使用增强for循环的,只要在删除之后,立刻结束循环体,不要再继续进行遍历就可以了,也就是说不让代码执行到下一次的next方法。
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List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (String userName : userNames) {
if (userName.equals("Hollis")) {
userNames.remove(userName);
break;
}
}
System.out.println(userNames);
以上这五种方式都可以避免触发fail-fast机制,避免抛出异常。如果是并发场景,建议使用concurrent包中的容器,如果是单线程场景,Java8之前的代码中,建议使用Iterator进行元素删除,Java8及更新的版本中,可以考虑使用Stream及filter。
六、总结我们使用的增强for循环,其实是Java提供的语法糖,其实现原理是借助Iterator进行元素的遍历。
但是如果在遍历过程中,不通过Iterator,而是通过集合类自身的方法对集合进行添加/删除操作。那么在Iterator进行下一次的遍历时,经检测发现有一次集合的修改操作并未通过自身进行,那么可能是发生了并发被其他线程执行的,这时候就会抛出异常,来提示用户可能发生了并发修改,这就是所谓的fail-fast机制。
当然还是有很多种方法可以解决这类问题的。比如使用普通for循环、使用Iterator进行元素删除、使用Stream的filter、使用fail-safe的类等。
本文转自微信公众号:Hollis