java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

在 java 的集合工具类中,例如对 ArrayList 或者 HashSet 进行删除元素后再遍历元素时,会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

fail-fast

ArrayList

public class TestList {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(2);

        for (Integer num:list) {
            if(num==1){
                list.remove(num);
            }
        }

    }
}

执行完代码之后报错 ConcurrentModificationException

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:911)
	at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:861)

接下来看看怎么回事

看一下编译后的字节码

javap -verbose TestList

java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException,java,java

将字节码反编译后可以看到 foreach 循环最终通过调用 ArrayList#iterator() 获取 Iterator 实现循环处理的。

通过源码可以发现,iterator() 返回的是一个实现了接口 Iterator 的内部类 Itr,通过其中的方法来实现遍历操作。

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然而报错的原因是因为 modCount != expectedModCount


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在上面的代码中可以看到,在循环遍历的时候会生成一个 Itr 类,将 modCount 赋值给 expectedModCount,然而 modCount 在 AbstractList 中定义。通过注释得知,modCount 用于进行 fail-fast 处理,禁止在迭代过程中针对数据进行修改,子类可以针对此变量值进行修改。

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在调用 ArrayList#add() 时,会针对 modCount 进行累加操作。

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在调用 ArrayList#remove() 时,同样会进行累加操作。

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在循环遍历的过程中,如果调用了 remove(),会调用 ArrayList#remove() 进行元素删除,继续遍历会执行 Iterator 的 hasNext() 和 next() 来遍历移除元素后的数据。但是这里的 remove() 没有调用内部类 Itr 的 remove(),所以在执行 next() 中调用 checkForComodification() 时两个变量值不一致,抛出了异常。

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但是在 Itr#remove() 中会将 modCount 给 expectedModCount 赋值,所以,不会有值不一致的情况。

接下来修改代码如下

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class TestList {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(2);

        /*for (Integer num:list) {
            if(num==1){
                list.remove(num);
            }
        }*/

        Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer num = iterator.next();
            if(num==1){
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

这样的话使用了内部类 Itr#remove() 进行移除,没有异常。

还可以使用 listIterator() 获取 ListIterator 来进行遍历删除,不会有异常。

HashSet

import java.util.HashSet;

public class TestSet {

    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Integer> list = new HashSet<>();
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(2);

        for (Integer num:list) {
            if(num==1){
                list.remove(num);
            }
        }

    }
}
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1445)
	at java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1469)

java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException,java,java

在进行 add() 操作时,调用了 HashMap#put() 进行赋值,其中 key 为 add() 的数据,value 是一个 Object 对象。

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调用 remove() 时调用 HashMap#remove() 与 Object 判断。

可以看到 HashSet 内部使用的 HashMap 来确保了数据的唯一性。其中 HashMap 在 put() 时将 key 进行哈希运算,将得到的哈希值与数组下标进行按位与运算取得对应的数组下标(HashMap 通过数组+链表的方式解决哈希冲突的问题),如果有相同的哈希值数据会进行覆盖(在进行 put() 时会将当前 key 值与链表中的值进行 equals 比对,如果相同进行覆盖),否则添加新节点。

针对 HashSet 的问题,与 ArrayList 类似,只是内部使用了 HashMap 的 keySet 的迭代器,但是这个迭代器只创建一次,ArrayList 每次都创建一个。

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调用 HashMap 的 keySet()

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调用 HashMap 内部类 KeyIterator 的 next(),间接调用父类 HashIterator#nextNode()。

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类似于 ArrayList,在创建 KeySet 对象时将 modCount 赋值给 expectedModCount。

在调用 HashSet 的 remove() 最终会调用 HashMap#removeNode(),执行过程中会对 modCount 进行累加。

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下次进行遍历时在 nextNode() 中进行两个变量值比较,鉴于值不同,所以报错。

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但是在 HashIterator#remove() 中会将 modCount 给 expectedModCount 赋值,所以,不会有值不一致的情况。

java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException,java,java

修改后的代码如下

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class TestSet {

    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Integer> list = new HashSet<>();
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(1);

        /*for (Integer num:list) {
            if(num==1){
                list.remove(num);
            }
        }*/

        Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer num = iterator.next();
            if(num==1){
                iterator.remove();
            }
        }

    }
}

HashMap

没有这个问题,因为在移除元素的逻辑中没有与 modCount 比较的逻辑。

java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException,java,java

通过以上分析得知,modCount 用于记录非遍历操作的。其实解决了变量修改同步的问题就可以了。

在 jdk 8 中 Collection 新增了 removeIf() 来删除符合要求的元素,通过 Iterator 来实现,可以避开 remove() 调用带来的问题。

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ArrayList 针对 removeIf() 进行了重写。

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鉴于 java.utiil 里的集合类是线程不安全的,所以在 java.util.concurrent 中提供了可以在并发执行时线程安全的集合类。

fail-safe

CopyOnWriteArrayList

ArrayList 的线程安全实现。在修改操作执行时通过复制原始数组来实现,这样就造成了一个性能开销的问题。

总结

针对集合的元素移除问题最好还是获取其中的 iterator() 获取对应的迭代器来实现。

参考链接

https://stackoverflow.com/questions/17377407/what-are-fail-safe-fail-fast-iterators-in-java

https://blog.csdn.net/chenssy/article/details/38151189

https://zhuanlan.zhihu.com/p/37476508

https://blog.csdn.net/weixin_50799082/article/details/131628138

https://blog.csdn.net/lovezhaohaimig/article/details/80494731文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-820894.html

到了这里,关于java集合ArrayList和HashSet的fail-fast与fail-safe以及ConcurrentModificationException的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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