Java多线程之迭代器问题(四)

最新推荐文章于 2025-05-25 17:33:51 发布

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#迭代器 #多线程 #java #iterator #隐藏迭代器

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本文探讨了Java中多线程环境下使用迭代器进行容器遍历时遇到的并发修改问题，包括直接迭代和for-each循环可能导致的`ConcurrentModificationException`。迭代器在迭代过程中对容器加锁，可能导致长时间等待和降低程序可伸缩性。为了解决这个问题，可以考虑克隆容器并在副本上迭代，但这种方法有性能开销。另外，还提到了隐藏迭代器的问题，如ArrayList的toString方法和其他涉及迭代的操作可能引发异常。

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1.迭代器的问题

无论是直接迭代还是for-each循环(for-each内部也是用迭代器实现)语句，对容器迭代的标准方式都是Iterator。但是，即使是使用迭代器，也无法避免在迭代器在迭代期间对容器加锁。这是因为设计同步容器的迭代器时并没有考虑并发修改的问题。

它们表现出的行为是及时失败的，也就是容器在迭代的过程中如果被修改，就会抛出ConcurrentModificationException失败。
例如：

List<Integer> lists = new ArrayList<>();
lists.add(1);
lists.add(2);
for(Integer i : lists){
    System.out.println(i);
}

问题：上面这样做在其他线程进行修改时，容易出现ConcurrentModificationException，因此必须要在迭代过程中使用锁。

List<Integer> lists = new ArrayList<>();
lists.add(1);
lists.add(2);
synchronized(lists){
    for(Integer i : lists){
        System.out.println(i);
    }
}

问题：如果容器规模很大，或者每个元素执行操作的时间很长，那么修改线程就会进入长时间的等待。即使不存在饥饿或者死锁的问题，长时间对容器加锁也会降低程序的可伸缩性。持有的时间越长，那么在锁上的竞争就会越激烈，如果许多的线程都在等待锁，那么就会极大地降低吞吐量和CPU的利用率。

解决方法：
如果不希望迭代的时候对容器加锁，那么一个可替代的方法就是“克隆”容器，并在副本中进行迭代，这个方法保证迭代的数据都是修改前的数据。
但是问题是克隆容器会存在性能开销。

2.隐藏迭代器的问题

例如：

List<Integer> lists = new ArrayList<>();
for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){
    list.add(1);
}
System.out.print(list);//容易出现同步问题

输出ArrayList会调用他的toString方法，而调用toString方法将使用迭代器，可能会抛出ConcurrentModificationException问题。

容器的hashCode，equal，containsAll，removeAll和retainAIl等方法，都会对容器进行迭代，抛出ConcurrentModificationException。