fail-fast机制是Java集合在多线程环境下的一种错误处理方式，当集合在迭代过程中被其他线程修改（如添加、删除元素），会导致迭代器抛出ConcurrentModificationException异常。这是因为迭代器内部维护了一个modCount，用于跟踪集合的修改次数。一旦检测到修改，迭代器会立即停止并抛出异常。解决这个问题的方法之一是使用CopyOnWriteArrayList，它在修改集合时不会影响迭代器的遍历，避免了fail-fast异常。
Java fail-fast
简介
fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。
当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件.
由于在于程序在对集合进行迭代时，某个线程对该collection在结构上对其做了修改，这时迭代器就会抛出
ConcurrentModificationException异常信息。
多线程产生fail-fast,运行成功的可以多跑几次(多线程的不确定性)
import java.util.*;
public class FailFastTest {
private static List<String> list = new ArrayList<String>();
//private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
public static void main(String[] args) {
// 同时启动两个线程对list进行操作！
new ThreadOne().start();
new ThreadTwo().start();
}
/**
* 向list中依次添加0,1,2,3,4,5，每添加一个数之后，就通过printAll()遍历整个list
*/
private static class ThreadOne extends Thread {
public void run() {
int i = 0;
while (i < 6) {
list.add(String.valueOf(i));
printAll();
i++;
}
}
}
/**
* 向list中依次添加10,11,12,13,14,15，每添加一个数之后，就通过printAll()遍历整个list
*/
private static class ThreadTwo extends Thread {
public void run() {
int i = 10;
while (i < 16) {
list.add(String.valueOf(i));
printAll();
i++;
}
}
}
private static void printAll() {
System.out.println("");
String value = null;
Iterator iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (String) iter.next();
System.out.print(value + ", ");
}
}
}
Exception in thread "Thread-0" java.util.ConcurrentModificationException
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
产生原因
Iterator中AbstractList的源码
package java.util;
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
...
// AbstractList中唯一的属性(产生异常的原因)
// 用来记录List修改的次数：每修改一次(添加/删除等操作)，将modCount+1
protected transient int modCount = 0;
// 返回List对应迭代器。实际上，是返回Itr对象。
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
// Itr是Iterator(迭代器)的实现类
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor = 0;
int lastRet = -1;
// 修改数的记录值。
// 每次新建Itr()对象时，都会保存新建该对象时对应的modCount；
// 以后每次遍历List中的元素的时候，都会比较expectedModCount和modCount是否相等；
// 若不相等，则抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
public E next() {
// 获取下一个元素之前，都会判断“新建Itr对象时保存的modCount”和“当前的modCount”是否相等；
// 若不相等，则抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。
checkForComodification();
try {
E next = get(cursor);
lastRet = cursor++;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.remove(lastRet);
if (lastRet < cursor)
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
...
}
当Iterator调用next()和remove时都会执行checkForComodification函数,如果
modCount != expectedModCount,就会抛出fail-fast异常
要搞明白 fail-fast机制，我们就要需要理解什么时候“modCount 不等于 expectedModCount”！从Itr类中，我们知道 expectedModCount 在创建Itr对象时，被赋值为 modCount。通过Itr，我们知道：expectedModCount不可能被修改为不等于 modCount。所以，需要考证的就是modCount何时会被修改。
ArrayList源码:
package java.util;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
...
// list中容量变化时，对应的同步函数
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
// 添加元素到队列最后
public boolean add(E e) {
// 修改modCount
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 添加元素到指定的位置
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
// 修改modCount
ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
// 添加集合
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
// 修改modCount
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 删除指定位置的元素
public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
// 修改modCount
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
// 快速删除指定位置的元素
private void fastRemove(int index) {
// 修改modCount
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}
// 清空集合
public void clear() {
// 修改modCount
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
...
}
简而言之就是集合的增删{add()、remove（）、clear（）}会修改modCount值
因此fail-fast产生原因是：
当多个线程对同一个集合进行操作的时候，某线程访问集合的过程中，该集合的内容被其他线程所改变(即其它线程通过add、remove、clear等方法，改变了modCount的值)；这时，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。
解决fail-fast
1.引入import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
(使用java.util.concurrent包下的CopyOnWriteArrayList去取代java.util包下的类。)
2.将创建的list类变为CopyOnWriteArrayList();
//private static List<String> list = new ArrayList<String>();
private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
参考
java fail-fast机制 - 简书
https://www.jianshu.com/p/bb5c5d3a2b6e
(1条消息)Java8源码-详解fail-fast_Java_潘威威的博客-优快云博客
https://blog.youkuaiyun.com/panweiwei1994/article/details/77051261
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