Java Fail-Fast 与 Fail-Safe 特性

一、前言

在 Java 的集合结构中，如果我们同时进行遍历（for-each, iterator）和集合修改（add, set, remove…）操作时，就有可能发生异常。例如，线程 T1 在对集合进行遍历，而此时线程 T2 对集合进行添加元素；亦或者线程 T1 在对集合进行遍历的过程中，进行删除元素操作。

不同的集合在遇到上述这种情况时，会有不同的处理。按照处理的不同，划分为 Fail-Fast 和 Non-Fail-Fast（下文统称为 Fail-Safe）两类。前者不允许在迭代的过程中对集合进行增删操作，否则抛出 ConcurrentModificationException 异常；后者则允许这种操作，不会抛出异常。

注：本处的“对集合进行增删操作”指的是对集合自身的操作，而非借助 iterator 的操作。

二、Fail-Fast

Fail-Fast 类型的数据结构，在进行迭代时如果检测到集合对象发生了结构性修改会立即抛出 ConcurrentModificationException，结构性修改指的是对该集合对象进行添加、删除或更新元素的操作。ArrayList, HashMap 返回的迭代器就是典型的 Fail-Fast。

2.1 样例展示

import java.util.*;

public class FailFastExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Map<String, String> cityCode = new HashMap<>();
        cityCode.put("Delhi", "India");
        cityCode.put("Moscow", "Russia");
        cityCode.put("New York", "USA");  // 此时 HashMap 对象的 modCount=3

        // 返回 Iterator 对象时，会使用字段 expectedModCount 记录当前 HashMap 对象的 modCount
        Iterator<String> iterator = cityCode.keySet().iterator();

        while (iterator.hasNext()) {
   
            // 每次调用 iterator.next() 时都会检查 expectedModCount 是否与 modCount 相等，若不等则抛出 ConcurrentModificationException
            System.out.println(cityCode.get(iterator.next()));

            // 往 Map 对象添加元素，迭代器在下一次调用 next() 时会抛出异常
            cityCode.put