集合操作的ConcurrentModificationException异常分析,为什么有时候循环remove不会异常?Iterator方式也会异常吗?

本文探讨了在遍历不同类型的Java列表(如ArrayList、Vector、CopyOnWriteArrayList)时删除元素的问题,解释了为何直接使用list.remove()可能导致ConcurrentModificationException,并提供了正确的删除方法。

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在我们代码中,禁止在foreach遍历list的时候直接使用list.remove()方法来删除元素的,会ConcurrentModificationException。不同的集合使用不同的方式,ArrayList,Vector,CopyOnWriteArrayList* **单线程情况:如果实际应用场景下有在遍历时删除元素的需求,如果容器为ArrayList或者Vector请使用Iterator中的remove()方法;若果是CopyOnWriteArrayList 可以直接使用for循环remove,注意CopyOnWriteArrayList 使用Iterator的remove反而会报错。追根溯源大家看源码吧。**1.先看一下面代码?会产生ConcurrentModificationException?```public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); for (String s : list) { if ("b".equals(s)) { list.remove(s); } } System.out.println(list);}```2.会产生ConcurrentModificationException?```public static void main(String[] args) { List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); for (String s : list) { if ("b".equals(s)) { list.remove(s); } } System.out.println(list);}```3.会产生ConcurrentModificationException?```public static void main(String[] args) { List<String> list = new Vector<String>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); for (String s : list) { if ("b".equals(s)) { list.remove(s); } } System.out.println(list);}```实际的结果是,程序运行完成,输出[a, c],因为删除的是倒数第二个元素。如果杀出的不是倒数第二个元素,只有第二段代码是正常运行的。下面看一下ArrayList的遍历:``` private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } public void remove() { if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { ArrayList.this.remove(lastRet); cursor = lastRet; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } }```遍历时每当Itr去获取下一个元素时,就会调用checkForComodification()去检查ArrayList是否被修过,如果被修改过就会抛出ConcurrentModificationException,调用ArrayList中的remove方法时,modCount被加1,所以会造成modCount的值与expectedModCount不相等。所以当Itr尝试去获取下一个元素时,一定会抛ConcurrentModificationException。看remove的源码:``` public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } /* * Private remove method that skips bounds checking and does not * return the value removed. */ private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work }```**那么又是为什么程序在删除"b"元素之后没有抛这个异常呢?----------------------------**```public boolean hasNext() { return cursor != size();}```**这个方法, 当元素"b"被删除后,cursor的值正好与数组的size()相等,所以Itr的遍历任务已经结束,不再会去获取下一个元素,所以也就没有抛异常了。****当然这个情况只有在删除数组中的倒数第二个元素时才会出现,只是一个巧合现象,在我们代码规范中,还是绝对禁止在遍历list的时候直接使用list.remove()方法来删除元素的。**#总结:* **如果实际应用场景下有在遍历时删除元素的需求,如果容器为ArrayList或者Vector请使用Iterator中的remove()方法;若果是CopyOnWriteArrayList 可以直接使用for循环remove,注意CopyOnWriteArrayList 使用Iterator的remove反而会报错。追根溯源大家看源码吧。更好的方式是不要直接修改原来的集合类容器,取出需要的元素丢到新的容器返回给需要使用的场景------------------------------------------------------------------------
<think>我们正在讨论Java ArrayList中的ConcurrentModificationException异常。根据用户需求,需要解释该异常的触发条件并提供示例。以下将结合引用内容进行说明。 首先,回顾一下引用内容: - 引用[1]展示了在单线程环境下,使用foreach循环迭代ArrayList时直接调用remove方法会抛出ConcurrentModificationException。 - 引用[2]提到使用并发集合类(如CopyOnWriteArrayList)可以避免此异常。 - 引用[4]介绍了ArrayList的底层实现,包括其动态数组结构和非线程安全的特性。 现在,针对用户的问题: ### Java ArrayListConcurrentModificationException的触发条件及示例 #### 一、异常触发机制 `ConcurrentModificationException`是Java集合框架中**fail-fast机制**的产物,核心触发条件为: > **当检测到迭代过程中集合被意外修改时抛出**,即使修改发生在同一线程[^1]。 具体触发条件如下: 1. **迭代期间修改集合结构**: - 使用迭代器(显式或隐式)遍历集合 - 遍历过程中调用集合自身的增删方法(非迭代器的`remove()`) 2. **修改检测原理**: - 迭代器初始化时记录`modCount`(修改计数器)为`expectedModCount` - 每次调用`next()`或`remove()`前检查`modCount == expectedModCount` - 若不等则抛出异常 #### 二、典型触发场景示例 ##### 示例1:foreach循环中删除元素(单线程) ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class CMEExample { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("A"); list.add("B"); list.add("C"); // foreach循环本质使用迭代器 for (String s : list) { if ("B".equals(s)) { list.remove(s); // 直接调用集合remove() } } } } ``` **结果**: ``` Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException ``` **关键点**: - foreach循环编译后等价于使用`Iterator`[^1] - `list.remove()`使`modCount++`,但迭代器的`expectedModCount`未更新 ##### 示例2:显式迭代器遍历时增删元素 ```java Iterator<String> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { String s = it.next(); if ("B".equals(s)) { list.add("X"); // 错误:直接修改集合 // list.remove(s); 同样会触发异常 } } ``` **结果**:同样抛出`ConcurrentModificationException` ##### 示例3:多线程并发修改 ```java List<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(1); list.add(2); // 线程1:迭代集合 new Thread(() -> { for (int num : list) { System.out.println(num); try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) {} } }).start(); // 线程2:修改集合 new Thread(() -> { list.add(3); // 触发并发修改异常 }).start(); ``` **结果**:可能输出`1,2`后抛出异常(非必然因线程调度随机) #### 三、特殊情况分析 ##### 为什么删除倒数第二个元素不抛异常? ```java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C")); for (String s : list) { if ("B".equals(s)) { // 删除倒数第二个元素 list.remove(s); } } System.out.println(list); // 输出[A, C] ``` **原因**: 1. 删除"B"后集合变为`["A", "C"]` 2. 迭代器内部游标`cursor`从2变为3 3. `hasNext()`判断:`cursor(3) == size(2)` → 结束循环 4. **未执行第三次`next()`检查** → 异常未被触发 > 注意:此行为是**实现巧合**,非设计保障,不推荐依赖! #### 四、解决方案对比 | 方法 | 原理 | 示例代码片段 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | **迭代器自身remove()** | 迭代器删除时同步更新`expectedModCount` | `it.remove(); // 替代list.remove(s)` | | **CopyOnWriteArrayList** | 迭代原始数组快照,修改操作在新数组进行[^2] | `List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();` | | **下标遍历** | 避免使用迭代器,用fori循环 | `for (int i=0; i<list.size(); i++) { if(...) list.remove(i--); }` | | **removeIf()** | JDK8+,内部处理修改同步 | `list.removeIf(s -> "B".equals(s));` | > 推荐方案:单线程用`Iterator.remove()`或`removeIf()`,多线程用并发集合类[^2][^4]。 #### 五、底层源码解析 以`ArrayList.Itr`为例: ```java private class Itr implements Iterator<E> { int expectedModCount = modCount; // 初始化时记录修改计数 public E next() { checkForComodification(); // 关键检查 // ...遍历逻辑 } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } public void remove() { // ...删除元素 expectedModCount = modCount; // 更新计数器避免异常 } } ``` ### 总结 `ConcurrentModificationException`在ArrayList中的触发条件: 1. **迭代过程中**(foreach/显式迭代器) 2. **调用集合自身修改方法**(非迭代器的`remove()`) 3. **修改导致`modCount`变化未被迭代器感知** > 设计本质:快速暴露错误而非隐藏不一致状态,提高代码健壮性[^4]。 --- ### 相关问题 1. 为什么Java的`foreach`循环中修改集合会抛出`ConcurrentModificationException`? 2. 如何安全地在迭代过程中修改Java ArrayList? 3. `CopyOnWriteArrayList`如何避免`ConcurrentModificationException`? 4. Java中除了`ConcurrentModificationException`还有哪些集合相关的常见异常?</think>### Java ArrayList的`ConcurrentModificationException`详解 #### 一、异常触发条件 `ConcurrentModificationException`在ArrayList中由**fail-fast机制**触发,核心条件是: > **在迭代过程中检测到集合被意外修改**(即使单线程也会发生) 具体触发场景: 1. **迭代期间直接修改集合**: - 使用迭代器(包括foreach循环)遍历时 - 调用集合自身的`add()`/`remove()`等结构性修改方法 - 未使用迭代器自身的修改方法(如`iterator.remove()`) 2. **修改检测机制**: - 迭代器初始化时记录`modCount`(修改计数器)到`expectedModCount` - 每次调用`next()`或`remove()`前检查: ```java if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); ``` #### 二、典型示例解析 ##### 示例1:foreach循环中删除元素(单线程) ```java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C")); for (String s : list) { // 隐式创建迭代器 if ("B".equals(s)) { list.remove(s); // 直接调用集合remove() } } ``` **结果**: ``` Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException ``` **原因**: - foreach循环编译后等价于使用迭代器 - `list.remove()`使`modCount++`(从0→1) - 迭代器下次调用`next()`时检测到`modCount != expectedModCount`[^1] ##### 示例2:多线程并发修改 ```java List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3)); // 线程1:迭代集合 new Thread(() -> { for (Integer num : list) { System.out.println(num); try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) {} } }).start(); // 线程2:修改集合 new Thread(() -> { list.add(4); // 导致modCount变化 }).start(); ``` **结果**:可能输出`1,2,3`后抛出`ConcurrentModificationException`(因线程调度随机) #### 三、特殊情况分析 ##### 为什么删除倒数第二个元素不抛异常? ```java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C")); for (String s : list) { if ("B".equals(s)) { // 删除倒数第二个元素 list.remove(s); } } // 正常执行结束,list变为["A", "C"] ``` **原理**: 1. 删除"B"后集合变为`["A", "C"]` 2. 迭代器内部游标`cursor`从2变为3 3. `hasNext()`判断:`cursor(3) == size(2)` → 结束循环 4. **未执行第三次`next()`检查** → 异常未被触发 > 注意:这是**实现巧合**而非设计保障,不推荐依赖此行为! #### 四、解决方案对比 | 方法 | 原理 | 示例代码片段 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | **迭代器自身remove()** | 迭代器删除时同步更新`expectedModCount` | `it.remove(); // 替代list.remove(s)` | | **CopyOnWriteArrayList** | 迭代原始数组快照,修改操作在新数组进行[^2] | `List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();` | | **下标遍历** | 避免使用迭代器,用fori循环 | `for (int i=0; i<list.size(); i++) { if(...) list.remove(i--); }` | | **removeIf()** | JDK8+,内部处理修改同步 | `list.removeIf(s -> "B".equals(s));` | > 推荐方案:单线程用`Iterator.remove()`或`removeIf()`,多线程用并发集合类[^2][^4] #### 五、底层机制解析 以`ArrayList.Itr`源码为例: ```java private class Itr implements Iterator<E> { int expectedModCount = modCount; // 初始化时记录修改计数 public E next() { checkForComodification(); // 关键检查点 // ...遍历逻辑 } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } public void remove() { // ...删除元素 expectedModCount = modCount; // 同步更新避免异常 } } ``` ### 关键结论 1. **核心触发条件**:迭代过程中直接调用集合的修改方法 2. **设计本质**:快速暴露错误而非隐藏不一致状态 3. **线程影响**: - 单线程:误操作导致 - 多线程:未同步的并发修改 4. **ArrayList特性**:动态数组结构 + 非线程安全 → 更易触发此异常[^4] > **最佳实践**: > - 遍历时只通过迭代器修改集合 > - 多线程环境使用`java.util.concurrent`包下的集合类 --- ### 相关问题 1. 为什么Java的`foreach`循环中修改集合会抛出`ConcurrentModificationException`? 2. 如何安全地在迭代过程中修改Java ArrayList? 3. `CopyOnWriteArrayList`如何避免`ConcurrentModificationException`? 4. Java中除了`ConcurrentModificationException`还有哪些集合相关的常见异常
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