fail-fast 是什么

引用百度百科的數(shù)據(jù)：

fail-fast 機(jī)制是 java 集合 (Collection) 中的一種錯(cuò)誤機(jī)制。當(dāng)多個(gè)線程對(duì)同一個(gè)集合的內(nèi)容進(jìn)行操作時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生 fail-fast 事件。例如：當(dāng)某一個(gè)線程 A 通過 iterator 去遍歷某集合的過程中，若該集合的內(nèi)容被其他線程所改變了；那么線程 A 訪問集合時(shí)，就會(huì)拋出 ConcurrentModificationException 異常，產(chǎn)生 fail-fast 事件。

多線程？并發(fā)修改？才會(huì)引起 fail-fast 機(jī)制保護(hù)程序？小 B 覺得這個(gè)答案沒有說全，面試官說了單線程也會(huì)引起 fail-fast 機(jī)制。那么關(guān)于單線程是否會(huì)引起 fail-fast 機(jī)制，百度百科說的對(duì)還是面試官說的對(duì)，寫一個(gè) demo 就清楚了。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class FastFailTest {

    public static void main(String[] args) {
        List< String > list = new ArrayList< String >();

        list.add("張三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("趙六");

        for(String s : list) {
            if(s.equals("趙六")) {
                list.remove(s);
                System.out.println(list.toString());
            }
        }
    }
}

從下圖的運(yùn)行結(jié)果來看，list 已經(jīng)完成了對(duì) [趙六] 的 remove，說明并不是 remove 引發(fā)的問題，仔細(xì)查看異常原因：是在 ArrayList 的內(nèi)部 Itr.checkForComodification() 方法出現(xiàn)的 ConcurrentModificationException 異常。小 B 感概了一句：網(wǎng)上資料不可盡信，動(dòng)手實(shí)戰(zhàn)才能出真知。

原理

將異常定位到報(bào)錯(cuò)的 ArrayList.java:911 行。

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

可以看到這個(gè)方法 checkForComodification 對(duì) modCount 和 expectedModCount 進(jìn)行了比較，如果不相同就拋出異常。modCount 和 expectedModCount 分別又是什么呢？remove 方法中不是修改了 modCount 就是修改了 expectedModCount。

modCount 被定義在 ArrayList 的父類 AbstractList 中，每一次調(diào)用 Add、Remove、Clear 等方法 modCount 就被 +1，可以說明這個(gè)變量的作用就是記錄了 ArrayList 實(shí)際被修改的次數(shù)。

ArrayList 的 foreach 方法是用迭代器 Iterator 實(shí)現(xiàn)的，Iterator 在 ArrayList 中有一個(gè)實(shí)現(xiàn)類：Itr，它的成員變量 expectedModCount 在初始化的時(shí)候被賦值了 modCount。所以當(dāng) ArrayList 調(diào)用 remove 刪除元素時(shí)，modCount 被 +1，此時(shí)不等于 expectedModCount，在 foreach 試圖將局部變量 s 交接給下一個(gè)元素的時(shí)候，就出現(xiàn)了 ConcurrentModificationException 異常。

避免

經(jīng)過分析，ConcurrentModificationException 是由于 modCount 和 expectedModCount 不一樣導(dǎo)致的。

那么如何避免在循環(huán)的時(shí)候 add、remove 元素不拋出異常呢？

for 循環(huán)

使用普通的 for 循環(huán)，這樣就可以不經(jīng)過 Itr 內(nèi)部類了。

List< String > list = new ArrayList< String >();

list.add("張三");
list.add("李四");
list.add("王五");
list.add("趙六");

for( int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String s = list.get(i);
    if(s.equals("王五")) {
        list.remove(s);
        System.out.println(list.toString());
    }
}

示例結(jié)果是 [張三, 李四, 趙六] 沒有出現(xiàn)異常。但是移除元素后面的索引已經(jīng)被改變了。

迭代器 Iterator

直接使用迭代器 Iterator 中的方法，在它的remove 方法中顯示的將 expectedModCount 賦值成 modCount。

//Itr.remove()
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();
    }
}

定義一個(gè)迭代器局部變量，使用 hasNext() 方法控制 while 循環(huán)。

List< String > list = new ArrayList< String >();

list.add("張三");
list.add("李四");
list.add("王五");
list.add("趙六");

Iterator< String > iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String s = iterator.next();
    if(s.equals("王五")) {
        iterator.remove();
        System.out.println(list.toString());
    }
}

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 是 java 并發(fā)包 java.util.concurrent 下面的類。它在操作 add、remove 元素時(shí)，先將原來的元素?cái)?shù)組拷貝一份成為新的數(shù)組，在新數(shù)組上面做元素操作，修改完成后，將 CopyOnWriteArrayList 中數(shù)組的引用指向了新數(shù)組。

List< String > list = new CopyOnWriteArrayList< String >();

list.add("張三");
list.add("李四");
list.add("王五");
list.add("趙六");

for(String s : list) {
    if(s.equals("李四")) {
        list.remove(s);
        System.out.println(list.toString());
    }
}

總結(jié)

fail-fast 機(jī)制就是不允許程序員不管是在單線程還是多線程環(huán)境中遍歷集合的時(shí)候順便還操作集合里面的元素。