集合类源码面试

转自：https://github.com/AobingJava/JavaFamily

https://github.com/AobingJava/JavaFamily/blob/master/docs/basics/HashMap.md

https://mp.weixin.qq.com/s/VtIpj-uuxFj5Bf6TmTJMTw

https://mp.weixin.qq.com/s/ktre8-C-cP_2HZxVW5fomQ

https://mp.weixin.qq.com/s/AixdbEiXf3KfE724kg2YIw

java中的快速失败机制（fail-fast）安全失败机制（fail-safe）

一：快速失败（fail—fast）

        迭代器模式：就是提供一种方法对一个容器对象中的各个元素进行访问，而又不暴露该对象容器的内部细节。

          在用迭代器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、修改），则会抛出Concurrent Modification Exception。（这个过程包括多线程下的修改，也包括单线程的修改）

          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。               

         场景：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）。

private static ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
private static void testFailFast() {       
        for(int i=0;i<5;i++) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }
        Iterator iter=list.iterator();
        String value=null;
        while(iter.hasNext()) {
          value = (String)iter.next();
          System.out.print(value+", ");
          list.remove(value);//在用Iterator遍历的过程中，如果在原集合对象上进行修改就会报ConcurrentModificationException错误
        }
        printAll();
}

但是你直接在Iterator上操作就不会报错

private static void testFailFast() {       
        for(int i=0;i<5;i++) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }
        Iterator iter=list.iterator();
        String value=null;
        while(iter.hasNext()) {
          value = (String)iter.next();
          System.out.print(value+", ");
          iter.remove();
        }
        printAll();
}
集合被全部删除，这是因为在Iterator的remove操作中更新了expectedModCount=modCount的值，而集合对象自己的remove方法中是没有这个操作的

在多线程的情况下同单线程，主要就是在用Iterator遍历的时候不要直接操作原集合对象。

         

二：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。

          场景：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。

private static CopyOnWriteArrayList<String> safelist = new CopyOnWriteArrayList<String>();
private static void testFailSafe() {       
        for(int i=0;i<5;i++) {
            safelist.add(String.valueOf(i));
        }
        String value=null;
        Iterator iter=safelist.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
          value = (String)iter.next();
          System.out.print(value+", ");
          safelist.remove(value);//可以在原集合对象上操作，没有报错
        }
        printAll();
    }

 使用Foreach时对集合的结构进行修改会出现异常:

　　上面我们说了实现了Iterable接口的类就可以通过Foreach遍历，那是因为foreach要依赖于Iterable接口返回的Iterator对象，所以从本质上来讲，Foreach其实就是在使用迭代器，在使用foreach遍历时对集合的结构进行修改，和在使用Iterator遍历时对集合结构进行修改本质上是一样的。所以同样的也会抛出异常，执行快速失败机制。

 for循环与迭代器的对比:

　　       效率上各有各的优势:

　　　　> ArrayList对随机访问比较快，而for循环中使用的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里for循环快。

　　　　> LinkedList则是顺序访问比较快，Iterator中的next()方法采用的是顺序访问方法，因此在LinkedList里使用Iterator较快。

　　　　> 主要还是要依据集合的数据结构不同的判断。