Java集合框架中的快速失败(fail—fast)机制详解

先说结论:在用for遍历一个集合对象时,如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改(增加、删除),则会抛出ConcurrentModificationException。在单线程下用迭代器遍历修改,则不会报错。在多线程环境下则会报错。

??原理:迭代器在遍历时直接访问集合中的内容,并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化,就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前,都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值,是的话就返回遍历;否则抛出异常,终止遍历。

??这里异常的抛出条件是检测到 modCount!=expectedmodCount这个条件。如果集合发生变化时修改modCount值刚好又设置为了expectedmodCount值,则异常不会抛出。因此,不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程,这个异常只建议用于检测并发修改的bug。

我们来检测单线程下用增强for循环来更新数据会不会报错:

import java.util.*;
public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    for(int i=0;i<10;i++) {
        list.add(i);
    }
    for(int n:list){
        if(n==6){
            list.set(n, 16);
        }
    }
    System.out.println(list.toString());
}

输出是[0, 1, 2, 3, 4, 5, 16, 7, 8, 9]

那如果在遍历中删除参数呢?

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    for(int i=0;i<10;i++) {
        list.add(i);
    }
    for(int n:list){
        if(n==6){
            list.remove(n);
        }
    }
    System.out.println(list.toString());
}
->Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException

这是为什么呢?让我们来看看set的源码:

public E set(int index, E element) {
   rangeCheck(index);

   E oldValue = elementData(index);
   elementData[index] = element;
   return oldValue;
}

我们发现,进行set操作的时候,modCount并没有自增,所以不会报错。

那如果用迭代器进行遍历remove呢?

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    for(int i=0;i<10;i++) {
        list.add(i);
    }
    Iterator<Integer> it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        if (it.next() == 6) {
            it.remove();
        }
    }
    System.out.println(list.toString());
}
->[0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9]

这是因为:

  • 迭代器是作为当前集合的内部类实现的,当迭代器创建的时候保持了当前集合的引用;
  • 集合内部维护一个int变量modCount,用来记录集合被修改的次数,比如add,remove等都会使该字段递增;
  • modCount这个参数记录了某个List改变大小的次数,如果modCount改变的不符合预期,那么就会抛出异常。
  • 迭代器内部也维护着当前集合的修改次数的字段,迭代器创建时该字段初始化为集合的modCount值
  • 当每一次迭代时,迭代器会比较迭代器维护的字段和modCount的值是否相等,如果不相等就抛ConcurrentModifiedException异常;
  • 当然,如果用迭代器调用remove方法,那么集合和迭代器维护的修改次数都会递增,以保持两个状态的一致。

如下面ArrayList继承的AbstractList源码所示:

  • 定义了modCount
protected transient int modCount = 0;

ArrayList源码:

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();
    }
}
public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);

    modCount++;
    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;
}
private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

可以发现进行remove操作时变量modCount自增了

??Ps:java.util包下的集合类都是快速失败的,不能在多线程下发生并发修改(迭代过程中被修改)。

安全失败(fail—safe)

??采用安全失败机制的集合容器,在遍历时不是直接在集合内容上访问的,而是先复制原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。

??原理:由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历,所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到,所以不会触发Concurrent Modification Exception。

??缺点:基于拷贝内容的优点是避免了Concurrent Modification Exception,但同样地,迭代器并不能访问到修改后的内容,即:迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝,在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

??Ps:java.util.concurrent包下的容器都是安全失败,可以在多线程下并发使用,并发修改。

原文地址:https://www.cnblogs.com/keeya/p/9210832.html

时间: 2024-08-08 02:14:25

Java集合框架中的快速失败(fail—fast)机制详解的相关文章

Java集合框架中隐藏的设计套路

我们的世界不应该只有"胡萝卜" 进入正题之前容我先扯点别的. 最近突然想到了一个驴子和胡萝卜不得不说的故事.说是一个人坐在驴子背上,用一根长杆绑着一根胡萝卜,然后把胡萝卜悬到驴子的面前,驴子以为只要向前走一步就可以吃到胡萝卜,于是不停地向前走,可是它始终无法吃到这根萝卜. 一千个读者就有一千个哈姆雷特,当然不同的人对这个故事也会有不同的理解.比如我们为了生活拼命地工作,却永远达不到财务自由,我们是不是也像一只忙碌的"驴子"呢? 所以,我们的世界不应该只有"

Java集合框架中List接口的简单使用

Java集合框架可以简单的理解为一种放置对象的容器,和数学中的集合概念类似,Java中的集合可以存放一系列对象的引用,也可以看做是数组的提升,Java集合类是一种工具类,只有相同类型的对象引用才可以放到同一个集合中,否则是不能放进去的: 集合可以对元素进行简单快速的查找.插入.删除操作 某些集合可以有<key value>映射的关系 数组的长度是固定的,而集合的长度是跟随元素的个数动态变化的,灵活性和扩展性都比数组更加优越 数组只能存放基本类型的数据,而集合存放的是对象引用类型的 数组只能通过

Java集合框架中Map接口的使用

在我们常用的Java集合框架接口中,除了前面说过的Collection接口以及他的根接口List接口和Set接口的使用,Map接口也是一个经常使用的接口,和Collection接口不同,Map接口并不是线性的存放对象的引用,Map接口提供了一种映射关系,所有的元素都是以键值对(Entry类型对象实例)的方式存储的,所以能够根据key快速查找value,key是映射关系的索引,value是key所指向的对象,注意,这里的value不是一个数值,而是一个对象的引用,Java集合框架的元素均是指对象!

Java集合框架中的元素

之前有一篇笔记,讲的是集合和泛型,这几天看Java集合中几个接口的文档,思绪非常混乱,直到看到Oracle的"The Collections Framwork"的页面,条理才清晰些,现在进行整理. 一.为什么需要集合? 应用程序中经常需要创建很多的对象来完成一定的工作,所以我们需要将这些一定数目的对象组织起来进行统一管理. 对象数组能够满足我们,如果对象的数目是清晰有限且生命周期可知,那么使用对象数组来进行管理是非常简单和直观的. 数组一旦创建,它的容量便固定了,在它的生命周期里再也无

JAVA集合框架中的常用集合及其特点、适用场景、实现原理简介

JJDK提供了大量优秀的集合实现供开发者使用,合格的程序员必须要能够通过功能场景和性能需求选用最合适的集合,这就要求开发者必须熟悉Java的常用集合类.本文将就Java Collections Framework中常用的集合及其特点.适用场景.实现原理进行介绍,供学习者参考.当然,要真正深入理解Java的集合实现,还是要推荐去阅读JDK的源码. Java提供的众多集合类由两大接口衍生而来:Collection接口和Map接口 Collection接口 Collection接口定义了一个包含一批对

插件化框架解读之Android 资源加载机制详解(二)

阿里P7移动互联网架构师进阶视频(每日更新中)免费学习请点击:https://space.bilibili.com/474380680Android提供了一种非常灵活的资源系统,可以根据不同的条件提供可替代资源.因此,系统基于很少的改造就能支持新特性,比如Android N中的分屏模式.这也是Android强大部分之一.本文主要讲述Android资源系统的实现原理,以及在应用开发中需要注意的事项. 一.定义资源 Android使用XML文件描述各种资源,包括字符串.颜色.尺寸.主题.布局.甚至是

java集合框架中Set和List的区别

1. Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据.List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素. 2. Set检索效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>. 3. List和数组类似,可以动态增长,根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度.查找元素效率高,插入删除效率低,因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> . 原文地址:https://www.cnb

java集合(ArrayList,Vector,LinkedList,HashSet,TreeSet的功能详解)

说起集合,我们会潜意识里想到另外一个与之相近的名词——数组,OK!两者确实有相似之处,但也正是这点才是我们应该注意的地方,下面简单列出了两者的区别(具体功能的不同学习这篇文章后就会明白了): 数组 长度固定 既可以存储基本数据类型,也能存储引用数据类型 一个数组中的元素类型必一致 集合 长度可变 只能存储引用数据类型 一个集合中的元素类型可以是任意的引用类型 一.集合概述 Collection<E> 父接口 List<E> 子接口 ArrayList<E>类 Vecto

PHP中的错误处理、异常处理机制详解

在编写PHP程序时,错误处理是一个重要的部分.如果程序中缺少错误检测代码,那么看上去很不专业,也为安全风险敞开了大门 例: <?php $a = fopen('test.txt','r'); //这里并没有对文件进行判断就打开了,如果文件不存在就会报错 ?> 那么正确的写法应该如下: <?php if (file_exists('test.txt')) { $f = fopen('test.txt', 'r'); // 使用完后关闭 fclose($f); } ?> 一.PHP错误