Java中的fail-fast机制使用详解
作者：夜夜流光相皎洁_小宁
Java的fail-fast机制使用
fail-fast 机制是Java集合（Collection）中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件。
例如：
- 当某一个线程 A 通过 iterator 去遍历某集合的过程中，若该集合的内容被其他线程所改变了，那么线程 A 访问集合时，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，产生 fail-fast 事件。
- 这里的操作主要是指 add、remove 和 clear，对集合元素个数进行修改。
举例代码
单线程，在foreach循环里对某些集合元素进行元素的remove/add操作的时候，会触发fail-fast机制
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
for(String str : strList){
if("aa".equals(str)){
strList.remove(str);
}
}
}多线程，在一个线程读时，另一个线程写入list，读线程会fail-fast
// 测试
public class TreadDemo1 {
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
strList.add("DD");
new MyThread1(strList).start();
new MyThread2(strList).start();
}
static class Mythread1 extends Thread {
private List<String> list;
public Mythread1(List<String> list){
this.list = list;
}
@Override
public void run(){
for(String str : list){
try{
Thread.sleep(100);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("MtThread1:"+str);
}
}
}
static class MyThread2 extends Thread {
private list<String> list;
public Mythread2(List<String> list){
this.list = list;
}
@Override
public void run(){
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
try{
Thread.sleep(100);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
if("aa".equals(list.get(i))){
list.remove(i);
}
}
System.out.println("MtThread2:"+list);
}
}
}原理
将单线程编译后的.class反编译后发现，foreach其实是依赖while循环和Iterator实现的。
通过跟踪代码的异常堆栈，发现真正抛出异常的代码是：java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification();该方法实在iterator.next()方法中调用的：
final void checkForComodification(){
if(modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}在该方法中modCount 和 expectedModCount进行了比较，如果二者不相等，则抛出ConcurrentModificationException 异常。
modCount是ArrayList中的一个成员变量。表示该集合实际被修改的次数。（操作集合类的remove()、add()、clear()方法会改变这个变量值）expectedModCount是ArrayList 中的一个内部类---Itr(Iterator接口)中的成员变量。表示这个迭代器预期该集合被修改的次数。其值随着Itr被创建而初始化。只有通过迭代器对集合进行操作，该值才会改变。
所以，在使用Java的集合类的时候，如果发生ConcurrentModificationException 异常，优先考虑fail-fast有关的情况。
解决方式
1）使用普通for循环进行操作
普通for循环没有使用到Iterator的遍历，所以不会进行fail-fast的检验。
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
strList.add("DD");
for(int i = 0; i < strList.size(); i++){
if("aa".equals(strList.get(i))){
strList.remove(i);
}
}
}2）直接使用Iterator 进行操作
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
strList.add("DD");
Iterator<String> iterator = strList.iterator();
while(iterator.hasNext()){
if("aa".equals(iterator.next())){
iterator.remove();
}
}
}3）使用Java 8中提供的filter 过滤
Java 8 中可以把集合转换成流，对于流有一种filter操作，可以对原始Stream 进行某项过滤，通过过滤的元素被留下了生成一个新的Stream。
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
strList.add("DD");
strList = strList.stream().filter(e -> !"aa".equals(e)).collect(Collectors.toList());
System.out.println(strList);
}4）使用fail-safe的集合类
为了避免触发fail-fast机制导致异常，我们可以使用Java中提供的一些采用了fail-safe机制的集合类。
java.util.concurrent包下的容器都是fail-safe的，可以在多线程下并发使用，并发修改。同时也可以在foreach中进行add/remove等操作。
5）也可以使用foreach循环
如果我们非常确定一个集合中，某个即将删除的元素只包含一个的话，也是可以使用foreach循环的，只要删除之后，立即结束循环体，不在继续执行遍历就可以。
public static void main(String[] args){
List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("AA");
strList.add("aa");
strList.add("BB");
strList.add("CC");
for(String str : strList){
if("aa".equals(str)){
strList.remove(str);
break;
}
}
System.out.println(strList);
}总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。