Java併發-ConcurrentModificationException原因原始碼分析與解決辦法
一、異常原因與異常原始碼分析
對集合（List、Set、Map）迭代時對其進行修改就會出現java.util.ConcurrentModificationException異常。這裡以ArrayList為例，例如下面的程式碼：
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("1"); list.add("2"); list.add("3"); //遍歷1 for (String s : list){ if (s.equals( "3")) { list.remove(s); // error} } //遍歷2 Iterator<String> it = list.iterator(); for (; it.hasNext();) { String value = it.next(); if (value.equals("3")) { list.remove(value); // error } }
ArrayList類中包含了實現Iterator迭代器的內部類Itr，在Itr類內部維護了一個expectedModCount變數，而在ArrayList類中維護一個modCount變數（modCount是ArrayList實現AbstractList類得到成員變數）。其他集合（List、Set、Map）都與之類似。
當對集合進行新增或者刪除操作時modCount的值都會進行modCount++操作，例如ArrayList中的remove()方法：
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } }else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // Let gc do its work }
當集合新增完值後，對集合進行遍歷時才會建立Itr物件，這時候會執行int expectedModCount = modCount;操作，也就是說只要是在增加或刪除後對集合進行遍歷，那expectedModCount 與modCount永遠是相等的。
但是如果在遍歷的過程中進行增加或刪除操作那麼modCount++，但是expectedModCount儲存的還是遍歷前的值，也就是expectedModCount和modCount的值是不相等的。
遍歷過程中會呼叫iterator的next()方法，next()方法方法會首先呼叫checkForComodification()方法來驗證expectedModCount和modCount是否相等，因為之前做了增加或刪除操作，modCount的值發生了變化，所以expectedModCount和modCount不相等，丟擲ConcurrentModificationException異常。
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]; } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }
二、單執行緒解決方案
1、迭代器刪除
在Itr類中也給出了一個remove()方法，通過呼叫Itr類的方法就可以實現而且不報錯，例如下面程式碼：
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("1"); list.add("2"); list.add("3"); list.add("4"); list.remove("4"); //遍歷2 Iterator<String> it = list.iterator(); for (; it.hasNext();) { String value = it.next(); if (value.equals("3")) { it.remove(); } }
在Itr類中remove()方法中，執行了expectedModCount = modCount操作，那麼執行next()方法時expectedModCount和modCount肯定相等，Itr類中remove()方法的原始碼：
public void remove() { if (lastRet == -1) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { AbstractList.this.remove(lastRet); if (lastRet < cursor) cursor--; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { throw new ConcurrentModificationException(); } }
2、其他的方式
// 2 建一個集合，記錄需要刪除的元素，之後統一刪除 List<string> templist = new ArrayList<string>(); for (String value : myList) { if (value.equals( "3")) { templist.remove(value); } } // 可以檢視removeAll原始碼，其中使用Iterator進行遍歷 myList.removeAll(templist); System. out.println( "List Value:" + myList.toString()); // 3. 使用執行緒安全CopyOnWriteArrayList進行刪除操作 List<string> myList = new CopyOnWriteArrayList<string>(); myList.add( "1"); myList.add( "2"); myList.add( "3"); myList.add( "4"); myList.add( "5"); Iterator<string> it = myList.iterator(); while (it.hasNext()) { String value = it.next(); if (value.equals( "3")) { myList.remove( "4"); myList.add( "6"); myList.add( "7"); } } System. out.println( "List Value:" + myList.toString()); // 4. 不使用Iterator進行遍歷，需要注意的是自己保證索引正常 for ( int i = 0; i < myList.size(); i++) { String value = myList.get(i); System. out.println( "List Value:" + value); if (value.equals( "3")) { myList.remove(value); // ok i--; // 因為位置發生改變，所以必須修改i的位置 } }
三、多執行緒解決方案
1、多執行緒下異常原因
多執行緒下ArrayLis用Itr類中remove()方法也是會報異常的，Vector（執行緒安全）也會出現這種錯誤，具體原因如下：
Itr是在遍歷的時候建立的，也就是每個執行緒如果遍歷都會得到一個expectedModCount ，expectedModCount 也就是每個執行緒私有的，假若此時有2個執行緒，執行緒1在進行遍歷，執行緒2在進行修改，那麼很有可能導致執行緒2修改後導致Vector中的modCount自增了，執行緒2的expectedModCount也自增了，但是執行緒1的expectedModCount沒有自增，此時執行緒1遍歷時就會出現expectedModCount不等於modCount的情況了。
2、嘗試方案
(1) 在所有遍歷增刪地方都加上synchronized或者使用Collections.synchronizedList，雖然能解決問題但是並不推薦，因為增刪造成的同步鎖可能會阻塞遍歷操作。
(2) 推薦使用ConcurrentHashMap或者CopyOnWriteArrayList。
3、CopyOnWriteArrayList使用注意
(1) CopyOnWriteArrayList不能使用Iterator.remove()進行刪除。
(2) CopyOnWriteArrayList使用Iterator且使用List.remove(Object);會出現如下異常：
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); list.add("1"); list.add("2"); list.add("3"); list.add("4"); Iterator<String> it = list.iterator(); for (; it.hasNext();) { String value = it.next(); if (value.equals("4")) { it.remove(); // error } } Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException at java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList$COWIterator.remove(CopyOnWriteArrayList.java:1040) at TestZzl.main(TestZzl.java:51)
4、最終解決方案
List<string> myList = new CopyOnWriteArrayList<string>(); myList.add( "1"); myList.add( "2"); myList.add( "3"); myList.add( "4"); myList.add( "5"); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (String string : myList) { System.out.println("遍歷集合 value = " + string); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < myList.size(); i++) { String value = myList.get(i); System.out.println("刪除元素 value = " + value); if (value.equals( "3")) { myList.remove(value); i--; // 注意 } try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start();
後續會具體分析一下CopyOnWriteArrayList
參考：
https://www.2cto.com/kf/201403/286536.html
https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html