快速失败(fail-fast)和安全失败(fail-safe)的区别是什么?

本文探讨了在Java集合框架中快速失败与安全失败两种不同的并发访问策略。快速失败机制会在迭代过程中检测到集合被修改时抛出异常,适用于单线程环境;安全失败机制通过拷贝集合内容进行迭代,允许迭代时集合被修改,适用于多线程环境。

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来源:牛客网

一:快速失败(fail—fast)

          在用迭代器遍历一个集合对象时,如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改(增加、删除、修改),则会抛出Concurrent Modification Exception。

          原理:迭代器在遍历时直接访问集合中的内容,并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化,就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前,都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值,是的话就返回遍历;否则抛出异常,终止遍历。

      注意:这里异常的抛出条件是检测到 modCount!=expectedmodCount 这个条件。如果集合发生变化时修改modCount值刚好又设置为了expectedmodCount值,则异常不会抛出。因此,不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程,这个异常只建议用于检测并发修改的bug。

      场景:java.util包下的集合类都是快速失败的,不能在多线程下发生并发修改(迭代过程中被修改)。

    二:安全失败(fail—safe)

      采用安全失败机制的集合容器,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。

      原理: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Concurrent Modification Exception

      缺点:基于拷贝内容的优点是避免了Concurrent Modification Exception,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。

          场景: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。




快速失败fail-fast安全失败fail-safe)是在集合迭代过程中处理并发修改的两种不同机制,它们的区别如下: ### 对修改的响应 - 快速失败:当在迭代一个集合时,如果有另一个线程正在修改正在访问的集合,会立即抛出 `ConcurrentModificationException` 异常,终止遍历。在 `java.util` 包下的集合通常是快速失败的,例如 `ArrayList`、`HashMap` 等[^3]。 - 安全失败:在迭代时会对底层集合做一个拷贝,修改上层集合不会受影响,不会抛出 `ConcurrentModificationException` 异常,会忽略修改,继续遍历。在 `java.util.concurrent` 包下的集合全是安全失败的,如 `ConcurrentHashMap`、`CopyOnWriteArrayList` 等[^3]。 ### 数据一致性 - 快速失败:严格反映最新数据,但可能因为并发修改抛出异常,导致遍历无法正常完成。适用于需要保证数据一致性,且希望快速检测到非法修改的场景[^2]。 - 安全失败:可能基于集合的副本或快照进行遍历,不反映最新修改。牺牲了数据的实时一致性,以换取在并发环境下的稳定性[^2]。 ### 适用场景 - 快速失败:适合单线程环境,用于快速检测代码逻辑错误,如在开发阶段调试集合的非法修改[^2]。 - 安全失败:适合多线程高并发场景,如实时数据处理、消息队列等,允许在集合被修改的同时继续进行遍历操作[^2]。 ### 性能开销 - 快速失败:性能开销低,通常仅通过计数器检查集合是否被修改[^2]。 - 安全失败:性能开销高,需要维护集合的副本或快照,例如 `CopyOnWriteArrayList` 的写时复制机制[^2]。 ### 示例代码 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; public class FailFastFailSafeExample { public static void main(String[] args) { // 快速失败示例 List<String> failFastList = new ArrayList<>(); failFastList.add("A"); failFastList.add("B"); failFastList.add("C"); Iterator<String> failFastIterator = failFastList.iterator(); try { while (failFastIterator.hasNext()) { String element = failFastIterator.next(); if ("B".equals(element)) { // 在迭代过程中修改集合,会触发快速失败 failFastList.add("D"); } } } catch (Exception e) { System.out.println("快速失败:捕获到异常 " + e.getClass().getName()); } // 安全失败示例 List<String> failSafeList = new CopyOnWriteArrayList<>(); failSafeList.add("A"); failSafeList.add("B"); failSafeList.add("C"); Iterator<String> failSafeIterator = failSafeList.iterator(); while (failSafeIterator.hasNext()) { String element = failSafeIterator.next(); if ("B".equals(element)) { // 在迭代过程中修改集合,不会抛出异常 failSafeList.add("D"); } System.out.println("安全失败:遍历元素 " + element); } } } ```
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