前言

什么是快速失?。篺ail-fast 機制是java集合(Collection)中的一種錯誤機制。它只能被用來檢測錯誤，因為JDK并不保證fail-fast機制一定會發(fā)生。當多個線程對同一個集合的內(nèi)容進行操作時，就可能會產(chǎn)生fail-fast事件。

運行如下代碼，即可出現(xiàn)異常：

// 關(guān)于fail-fast的一些思考 
public class FailFastTest { 
    public static void main(String[] args) { 
        // 構(gòu)建ArrayList 
        List<Integer> list = new ArrayList<>(); 
        list.add(1); 
        list.add(2); 
        list.add(3); 
        list.add(4); 
        for (int i : list) { 
            list.remove(1); 
        } 
    } 
} 

控制臺會輸出如下異常：

為什么要報這個錯?途中出錯的地方是ArrayList中的代碼，定位到該處代碼：

final void checkForComodification() { 
    if (modCount != expectedModCount) 
        throw new ConcurrentModificationException(); 
} 

modCount是這個集合修改的次數(shù)，這個屬性來自AbstractList，而我們的ArrayList是繼承了該抽象類的。

protected transient int modCount = 0; 

expectedModCount又是啥呢?當我們進行遍歷時候debug一下發(fā)現(xiàn)進行forEach循環(huán)的時候其實走了下面這個方法iterator，而且遍歷這個底層還是走的hasNext方法

public Iterator<E> iterator() { 
    return new Itr(); 
} 

判斷是否有下一個元素

public boolean hasNext() { 
            return cursor != size; 
        } 

next()方法用于獲取元素

public E next() { 
         checkForComodification(); // 留意這個方法 
         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]; 
     } 

點進這個new Itr()，驚喜的發(fā)現(xiàn)原來這個expectedModCount是在這里被賦值的而且和modCount一樣

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; // 注意：此處進行賦值 
        ...... 
        ...... 

接下來看下ArrayList的remove()方法，其對modCount進行了增加，這是導致報錯的原因

public E remove(int index) { 
    rangeCheck(index); 
 
    modCount++; // 對modCount進行了++的操作 
    E oldValue = elementData(index); 
 
    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 
 
    return oldValue; 
} 

上面的next()方法這有調(diào)用一個checkForComodification()方法，下面貼一下這方法的代碼

final void checkForComodification() { 
    if (modCount != expectedModCount) 
        throw new ConcurrentModificationException(); 
} 

ArrayList里面remove()方法進行了modCount++操作，原來是我們對集合進行操作后改變了modCount導致上面代碼成立，從而拋出異常

但是當我們使用Itr類的remove，也就是如下代碼進行對元素改動時，不會拋出ConcurrentModificationException異常

public void remove() { 
       if (lastRet < 0) 
           throw new IllegalStateException(); 
       checkForComodification(); 
 
       try { 
           ArrayList.this.remove(lastRet); 
           cursor = lastRet; 
           lastRet = -1; 
           // 將ArrayList的modCount賦值給Itr類的expectedModCount  
           //這樣再次調(diào)用next方法時就不會出現(xiàn)這倆個值不一致 從而避免報錯 
           expectedModCount = modCount;  
       } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { 
           throw new ConcurrentModificationException(); 
       } 
   } 

與ArrayList的remove()方法不同的是，該remove()方法調(diào)用ArrayList.this.remove(lastRet);后顯然modCount++了，但是馬上又讓expectedModCount = modCount就是這樣才不會拋出異常。

梳理整個流程：

1、for循環(huán)遍歷實質(zhì)上調(diào)用的是Itr類的方法進行遍歷(Itr類實現(xiàn)了Iterator)

2、Itr類在構(gòu)造的時候會將ArrayList的modCount(實際上modCount是AbstractList的屬性，但是ArrayList繼承了AbstractList)賦值給Itr類的expectedModCount

3、for循環(huán)中調(diào)用的remove()方法時ArrayList的，這個方法會對modCount進行++操作

4、remove方法調(diào)用后，繼續(xù)遍歷會調(diào)用Itr的next()方法，而這個next()方法中的checkForComodification()方法會對modCount和expectedModCount進行對比，由于remove方法已經(jīng)操作過modCount因此這倆個值不會相等，故報錯。

如何改進?

1、可以使用Itr中的remove方法進行改進，改進代碼如下

public static void main(String[] args) { 
    // 構(gòu)建ArrayList 
    List<Integer> list = new ArrayList<>(); 
    list.add(1); 
    list.add(2); 
    list.add(3); 
    list.add(4); 
    Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 
    while(iterator.hasNext()) { 
        iterator.next(); 
        iterator.remove(); 
    } 
    System.out.println(list.size()); // 0 
} 

2、使用CopyOnWriterArrayList來代替Arraylist，它對ArrayList的操作時會先復(fù)制一份數(shù)據(jù)出來操作完了再將其更新回去替換掉舊的，所以CopyOnWrite容器只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性，不能保證數(shù)據(jù)的實時一致性。這是采用了CopyOnWriterArrayList的fail-safe機制，當集合的結(jié)構(gòu)被改變的時候，fail-safe機制會在復(fù)制原集合的一份數(shù)據(jù)出來，然后在復(fù)制的那份數(shù)據(jù)遍歷，fail-safe機制，在JUC包的集合都是有這種機制實現(xiàn)的。

雖然fail-safe不會拋出異常，但存在以下缺點

1、復(fù)制時需要額外的空間和時間上的開銷。

2、不能保證遍歷的是最新內(nèi)容。

總結(jié)

對于fail-fast機制，我們要操作List集合時可以使用Iterator的remove()方法在遍歷過程中刪除元素，或者使用fail-safe機制的CopyOnWriterArrayList，當然使用的時候需要權(quán)衡下利弊，結(jié)合相關(guān)業(yè)務(wù)場景。