根据Java的容器说说“快速报错” （fail-fast）

最新推荐文章于 2023-05-30 17:50:34 发布

原创最新推荐文章于 2023-05-30 17:50:34 发布 · 265 阅读

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本文深入探讨Java容器中防止多线程同时修改同一容器内容的保护机制，即快速失败机制，通过实例代码演示并发修改时可能出现的ConcurrentModificationException异常，解释其原因并提供解决方案。

Java容器有一种保护机制，能够防止多个线程修改同一个容器的内容。
这个机制主要是应用到迭代器上，如果你使用迭代器进行遍历，那么此时有另一个线程修改了这个数据结构，比如此时，别的线程，增加，删除了某个元素，这个是Java的非同步容器是不允许的同时两个的操作。

何为快速报错？

其实就是根据这个容器的如何你使用的不这正确，那么就会抛出错误，程序就不会运行下去了。如果此时不泡错，那么程序就会用错误的数据得到一个错误的结果，这样无疑是一错再错，错上加错。这样明显不符合我们设计代码的原来的设想啊。
你可以先运行下面这段代码，运行环境JDK 8+：

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>(){{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            add(i + "");
        }
    }};
    Iterator iterator = list.iterator();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            iterator.next();
            iterator.remove();
        }
    });
    t1.start();
    t2.start();
}

元素尽量多一些，删除的也尽量多一些，不然你的机器性能太好的话，还真的不会报错。。。不出意外的话，会出现ConcurrentModificationException这种错误，这个错误本身就是因为快速报错机制引起的。

为什么不允许

你设想一种情形，比如现在你有一个ArrayList，你根据这个容器的目前的容量进行迭代获取容器的所有元素，但是这个时候有另一个线程，删除了一些元素，但是你的这个线程不知道啊，这个线程依然按照原来的长度进行遍历，那么这个时候是肯定报一个数组越界的错误。这个明显不是我们想要的结果，所以就要防止这种的发生。
所以在一个线程迭代容器的同时，另一个线程进行修改，是不允许的，会出现线程安全问题。
那么如果我想要在单线程的环境下，迭代的同时删除，那么我要怎么做？
用迭代器里面的删除方式，这样会安全许多。
一般来说我们迭代数组用以下两种方式

ArrayList<String> list = new ArrayList<>() {{
	for (int i = 0; i < 1000; i++) {
		add(i + "");
	}
}};
// 1 根据容器的size进行迭代
for (int i = 0, len  = list.size(); i < len; i++) {
	System.out.println(i);
}
// 2 使用迭代器迭代
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
	System.out.println(iterator.next());
}

使用第二种的迭代器的时候，使用iterator.remove()来进行删除对象，这样是允许的。当然，你一点用第一种，修改一下代码也是可以用的，就是记得判断变成每次获取长度，还有记得调整i的值就行。

为什么只有某些迭代器有这种报错机制，别的没有？

还是你问为什么不允许，那我只能猜测一下了，并发容器和非并发容器其实早就JDK的设计者们分的明明白白了，所以针对并发和非并发的场景有着明确的数据结构。比如，ArrayList就是在单线程的环境下使用的，效率好； CopyOnWriteArrayList 则是在多线程的环境下使用的，效率虽然差些，但是保证读和写的线程安全。