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  • java.util.ConcurrentModificationException异常分析

    Java在操作ArrayList、HashMap、TreeMap等容器类时,遇到了java.util.ConcurrentModificationException异常。以ArrayList为例,如下面的代码片段:

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
    
    public class Test {
    
        public static void main(String[] args){
            List<String> strList = new ArrayList<String>();
            strList.add("string1");
            strList.add("string2");
            strList.add("string3");
            strList.add("string4");
            strList.add("string5");
            strList.add("string6");
            
            // 操作方式1:while(Iterator);报错
            Iterator<String> it = strList.iterator();
            while(it.hasNext()) {
                String s = it.next();
                if("string2".equals(s)) {
                    strList.remove(s);
                }
            }
            
            // 解决方案1:使用Iterator的remove方法删除元素
            // 操作方式1:while(Iterator):不报错
    //        Iterator<String> it = strList.iterator();
    //        while(it.hasNext()) {
    //            String s = it.next();
    //            if("string2".equals(s)) {
    //                it.remove();
    //            }
    //        }
            
            // 操作方式2:foreach(Iterator);报错
    //        for(String s : strList) {
    //            if("string2".equals(s)) {
    //                strList.remove(s);
    //            }
    //        }
            
            // 解决方案2:不使用Iterator遍历,注意索引的一致性
            // 操作方式3:for(非Iterator);不报错;注意修改索引
    //        for(int i=0; i<strList.size(); i++) {
    //            String s = strList.get(i);
    //            if("string2".equals(s)) {
    //                strList.remove(s);
    //                strList.remove(i);
    //                i--;// 元素位置发生变化,修改i
    //            }
    //        }
            
            // 解决方案3:新建一个临时列表,暂存要删除的元素,最后一起删除
    //        List<String> templist = new ArrayList<String>();
    //        for (String s : strList) {
    //            if(s.equals("string2")) {
    //                templist.add(s);
    //            }
    //        }
    //        // 查看removeAll源码,其使用Iterator进行遍历
    //        strList.removeAll(templist);
            
            // 解决方案4:使用线程安全CopyOnWriteArrayList进行删除操作
    //        List<String> strList = new CopyOnWriteArrayList<String>();
    //        strList.add("string1");
    //        strList.add("string2");
    //        strList.add("string3");
    //        strList.add("string4");
    //        strList.add("string5");
    //        strList.add("string6");
    //        Iterator<String> it = strList.iterator();
    //        while (it.hasNext()) {
    //            String s = it.next();
    //             if (s.equals("string2")) {
    //                 strList.remove(s);
    //            }
    //        }
            
        }    
    }

    执行上述代码后,报错如下:

    Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
        at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(Unknown Source)
        at java.util.ArrayList$Itr.next(Unknown Source)
        at concurrentModificationException.Test.main(Test.java:21)

    在第21行报错,即it.next(),迭代器在获取下一个元素时报错。找到java.util.ArrayList第830行,看到it.next()的源代码,如下:

            @SuppressWarnings("unchecked")
            public E next() {
                checkForComodification();
                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];
            }

    调用了checkForComodification()方法,代码如下:

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

    即,比较modCount和expectedModCount两个是否相等。modCount是ArrayList从AbstractList继承来的属性,查看modCount属性的doc文档,可知,modCount表示列表(list)被结构性修改(structurally modified)的次数。structurally modified是指造成列表中元素个数发生变化的操作,ArrayList中的add,addAll,remove, fastRemove,clear, removeRange,  ensureCapacity,  ensureCapacityInternal,  ensureExplicitCapacity等方法都会使modCount加1,而batchRemove,removeAll,retainAll等方法则根据删除的元素数增加modCount的值(removeAll和retainAll都是调用batchRemove实现,具体modCount的修改算法还需研究)。

    第一个代码片段中的操作方式1和操作方式2都是采用了迭代器的方式。当使用iterator方法得到Iterator对象(或者使用listIterator获得ListItr对象),其实是返回了一个Iterator接口的实现类ArrayList$Itr(继承自AbstractList$Itr),该类为ArrayList的一内部类,该类中有一个expectedModCount字段,当调用ArrayList$Itr的next方法时,会先检查modCount的值是否等于expectedModCount的值(其实在调用next, remove, previous, set, add等方法时都会检查),不相等时就会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常。这种现象在java doc中称作fail-fast。

    为什么会抛出该异常呢?从代码可以看到调用了6次add方法,这时modCount的值也就为6,当当使用iterator方法得到Iterator对象时把modCount的值赋给了expectedModCount,开始时expectedModCount与modCount是相等的,当迭代到第二个元素(index=1)“string2”时,因为if条件为true,于是又调用了remove方法,调用remove方法时modCount值又加1,此时modCount的值为7了,而expectedModCount的值并没有改变,当再次调用ArrayList$Itr的next方法时检测到modeCount与expectedModCount不相等了,于是抛出异常。

    当把if语句写成if(s.equals("string5"))时又没有抛出该异常,这又是为什么呢?ArrayList$Itr中还有一个名为cursor的字段用来指向迭代时要操作的元素索引,初始值为0,每调用一次next方法该字段值加1,注意是先从集合中取出了元素再加1的。当判断"string5"时,注意是倒数第二个元素,这些cursor的值为5,移除掉元素"string5"时,List的size为5,当调用ArrayList$Itr的hasNext方法判断有无下一个元素时,判断的依据为cursor的值与size是否相等,不相等则还有下一个元素,而此时两者值刚好相等,也就没有往下执行next方法了,也就没有抛出异常,因此删掉倒数第二个元素时不会抛异常的异常。

    解决方案有四种,直接看第一段代码即可。

     

    参考链接:

    http://blog.csdn.net/xtayfjpk/article/details/8451178

    《多线程情况下只能使用CopyOnWriteArrayList》http://www.2cto.com/kf/201403/286536.html

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