集合List之ConcurrentModificationException异常分析

一、前言　　

　　Java中，集合类ArrayList不管是在开发工作中，还是在面试中，都应该是个比较高频出现的知识点。在使用过程中，可能会遇到迭代删除的需求场景，此时如果代码书写不当，极有可能会抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常信息。下面对这个异常做点分析，为什么会出现异常，怎样去正确的迭代删除。

二、异常原因分析

　　测试代码如下：

package com.cfang.prebo.oTest;

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.google.common.collect.Lists;

public class TestListException {

	public static void main(String[] args) {
		List<Integer> list = Lists.newArrayList();
		list.add(1);
		Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
		while(iterator.hasNext()) {
			Integer val = iterator.next();
			if(val == 1) {
				list.remove(val);
//				iterator.remove();
			}
		}
		System.out.println("result:" + JSON.toJSONString(list));
	}
}

　　运行结果：

　　从异常栈信息中可以看出，最终抛出此异常的方法，是 checkForComodification 方法。下面进行追根逐源的看看，为什么方法会抛出异常。

　　首先整体贴出迭代器 Iterator 对 List 进行迭代的关键性代码片段：

public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    /**
     * An optimized version of AbstractList.Itr
     */
    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @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];
        }

        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();
            }
        }

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

　　对List的迭代iterator会new出个Itr对象的引用，Itr是个成员内部类实现。其中几个关键性的属性：

　　　　cursor - 游标索引，表示下一个可访问的元素的索引

　　　　lastRet - 还是索引，是上一个元素的索引。默认值-1

　　　　expectedModCount - 对集合的修改期望值，初始值等于modCount

　　　　modCount的定义在AbstractList中，初始值为0，如下定义：

protected transient int modCount = 0;

　　　　该值会在List的方法add以及remove中，进行加1操作，如下代码片段：

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;
    }

　　

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

　　也就是说，在进行add和remove的时候，都会将modCount值修改。

　　好了，铺垫到这里，就可以来结合测试main方法来进行一步步的解释说明了：

　　　　1、初始化ArrayList，调用list.add方法，此时，modCount=1，list.size = 1

　　　　2、初始化itreator迭代循环。此时，expectedModCount = modCount = 1，cursor默认值0，lastRet默认值-1

　　　　3、itreator.hasNext方法判断，cursor != size成立，有元素可访问，进入循环

　　　　4、调用itreator.next方法，校验后获取值。此时expectedModCount == modCount成立，校验通过。获取值并设置相关属性 lastRet = 0，cursor = 1

　　　　5、调用list.remove方法，modCount加1。此时，modCount=2，list.size = 0

　　　　6、itreator.hasNext方法判断，cursor != size成立，进入循环

　　　　7、调用itreator.next方法，校验方法checkForComodification，此时，expectedModCount != modCount成立，抛出ConcurrentModificationException异常

　　写到这里，基本上为啥会出现异常，应该是已经非常明了清晰了。总结起来就是：如果是使用list.remove的话，会导致expectedModCount != modCount条件成立，也即两个的值会不等。当然了，使用for-each迭代也是一样的，毕竟for-each底层如果是对集合遍历的话，也还是利用itreator去做的。

　　说完原因呢，下面简单说说解决办法：

　　单线程情况下：可以使用迭代器itreator提供的remove，从源码中可以看出，在方法中会对cursor、lastRet重设值，将expectedModCount重新设值为modCount。

　　多线程情况下：1、迭代删除使用锁 - synchronized或者lock

　　　　　　　　　2、创建安全的容器 - Collections.synchronizedList方法、CopyOnWriteArrayList