Java Collection中的fast-fail机制

部分内容参考自：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308762.html

• fail-fast 定义

fail-fast（快速失败）机制：是Java集合中Iterator的一种检错机制。

当某个线程用iterator对list进行遍历时，其他线程同时并发的对list进行插入或者删除等操作，使得list产生了结构性的变化（结构性变化是指：list的size被改变的一些变化），就会抛出ConcurrentModificationException，Iterator产生fail-fast行为，使自己快速失效，以避免自己去冒险，去经历未来不确定时刻的不确定因素，这也是fail-fast机制的目的。

注意1，只有add，remove，clear等操作能使得list的size发生改变，而set等操作没有使得list的size产生变化，因此，只有前者的相关操作可以使得list产生结构性的变化。

注意2，并非所有插入删除等操作都能产生fail-fast行为。如果使用Iterator内部的插入删除就不会，原因见后。除此之外都能产生fail-fast行为。

举个例子：当线程A正在用iterator遍历list时，线程B同时用LinkedList中的add()并发的向list中插入了元素，使得list产生了结构性的改变，这时会抛出ConcurrentModificationException，Iterator失效。

• fail-fast 原理

fail-fast的原理基于两个变量 modCount 和 expectedModCount ，首先介绍一下modCount变量：

在AbstractList中定义了一个非static的全局变量modCount（一个对象拥有一个该变量），AbstractList的子类自然也会拥有自己的modCount，比如：ArrayList，LinkedList，Vector等都是该类的子类。当某个集合产生了结构性的变化时，该集合所持有的modCount就会加一。Iterator类中的add()等方法也会使modCount加一。

接下来是expectedModCount变量：

expectedModCount变量是定义在每个子类的内部类ListIterator中的，当Iterator被创建后，expectedModCount初始化为modCount。这里需要注意的是，expectedModCount值不是一成不变的。当调用Iterator中的插入删除等方法改变了list的size时，expectedModCount值会同modCount值一起加一，与modCount值保持一致。而调用外部类的插入删除等方法时，就只有modCount值会加一，expectedModCount值就不变，这两个变量就不相等了。

fail-fast的原理：

在调用iterator中的next()，previous()等方法时，首先会去比较一下当前modCount和expectedModCount值，如果这两个值不相等，说明：在遍历期间，有其他线程修改了正在遍历的这个集合，并使得该集合产生了结构性的变化，而且Iterator并不知道其他线程都对list做了哪些修改，这个对Iterator来说是很危险的。故，这个时候就该抛ConcurrentModificationException异常，Iterator产生了fail-fast行为，使自己快速失效。这也就说明了为什么Iterator内部的插入删除操作不会产生fail-fast行为，因为这些修改过程是Iterator知道的，它能在修改的过程中去修改一些指针来使自己能够适应这些修改。