Fail-Safe 迭代 vs Fail-Fast 迭代

最新推荐文章于 2025-05-24 13:03:16 发布

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#ConcurrentHashMap #Fail-Fast #Fail-Safe #modCount #CopyOnWriteArrayList

Fail-Safe 迭代 vs Fail-Fast 迭代

本文介绍Fail-Safe(安全失败) 和 Fail-Fast (快速失败)概念。

Fail-Safe(安全失败) 机制：尽可能立即暴露故障并停止整个操作。
Fail-Fast (快速失败) 机制：失败情况下不中断操作，一些系统尝试尽量避免抛出失败异常。

Fail-Fast 迭代

当底层集合被修改时，java中Fail-Fast 迭代会触发。
集合维护内部计数器modCount，每次集合中增加或删除项，计数器会变化。当迭代时，每次调用next()方式时，当前modCount值与最初的modCount值进行比较。如果不匹配，抛出ConcurrentModificationException 异常，中断整个操作。

对java.util package 包中如 ArrayList, HashMap等默认是 Fail-Fast。

ArrayList<Integer> numbers = // ...

Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Integer number = iterator.next();
    numbers.add(50);
}

上面代码片段中，在集合修改之后，当下一个next操作开始时会抛出ConcurrentModificationException 异常。
Fail-Fast行为不保证在所有场景都发生，因为并发修改情况下行为不可预测。这些迭代器尽最大努力抛出ConcurrentModificationException 异常。

如果在迭代集合时，通过迭代器的remove方法删除项，是安全的，不会抛出异常。反之，通过集合remove方法删除项则会抛出异常：

ArrayList<Integer> numbers = // ...

Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    if (iterator.next() == 30) {
        iterator.remove(); // ok!
    }
}

iterator = numbers.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    if (iterator.next() == 40) {
        numbers.remove(2); // exception
    }
}

Fail-Safe 迭代

Fail-Safe 迭代支持在异常处理不方便时不抛出异常。这些迭代器创建实际集合克隆，基于克隆集合进行迭代。如果迭代器创建之后有任何修改，拷贝版本仍保留未修改的集合。因此，即使集合被修改了，迭代器继续在克隆集合上循环。

然而，需要特别说明的是，没有真正的Fail-Safe 迭代，正确术语应该是弱一致性。这意味着，如果在迭代过程中对集合进行了修改，那么迭代器所看到的是弱保证的。对于不同的集合，这种行为可能是不同的，可以查阅每个集合类的Javadocs。

然而Fail-Safe 迭代有一些缺点，首先是iterator不能保证返回集合更新后的数据。因为其工作在集合克隆上，而非集合本身。其次，创建集合拷贝需要相应的开销，包括时间和内存。

在java.util.concurrent 包中集合迭代器，如 ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList等默认为 Fail-Safe。

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

map.put("First", 10);
map.put("Second", 20);
map.put("Third", 30);
map.put("Fourth", 40);

Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();

while (iterator.hasNext()) {
    String key = iterator.next();
    map.put("Fifth", 50);
}