Java 集合系列04之 fail-fast總結
1 fail-fast簡介
fail-fast 機制是java集合(Collection)中的一種錯誤機制。當多個線程對同一個集合的內容進行操作時，就可能會產生fail-fast事件。
例如：當某一個線程A通過iterator去遍歷某集合的過程中，若該集合的內容被其他線程所改變了；那麽線程A訪問集合時，就會拋出ConcurrentModificationException異常，產生fail-fast事件。
在詳細介紹fail-fast機制的原理之前，先通過一個示例來認識fail-fast。
2 fail-fast示例
示例代碼：(FastFailTest.java)
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運行結果：
運行該代碼，拋出異常java.util.ConcurrentModificationException！即，產生fail-fast事件！
結果說明：
(01) FastFailTest中通過 new ThreadOne().start() 和 new ThreadTwo().start() 同時啟動兩個線程去操作list。
ThreadOne線程：向list中依次添加0,1,2,3,4,5。每添加一個數之後，就通過printAll()遍歷整個list。
ThreadTwo線程：向list中依次添加10,11,12,13,14,15。每添加一個數之後，就通過printAll()遍歷整個list。
(02) 當某一個線程遍歷list的過程中，list的內容被另外一個線程所改變了；就會拋出ConcurrentModificationException異常，產生fail-fast事件。
3 fail-fast解決辦法
fail-fast機制，是一種錯誤檢測機制。它只能被用來檢測錯誤，因為JDK並不保證fail-fast機制一定會發生。若在多線程環境下使用fail-fast機制的集合，建議使用“java.util.concurrent包下的類”去取代“java.util包下的類”。
所以，本例中只需要將ArrayList替換成java.util.concurrent包下對應的類即可。
即，將代碼
private static List<String> list = new ArrayList<String>();
替換為
private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
則可以解決該辦法。
4 fail-fast原理
產生fail-fast事件，是通過拋出ConcurrentModificationException異常來觸發的。
那麽，ArrayList是如何拋出ConcurrentModificationException異常的呢?
我們知道，ConcurrentModificationException是在操作Iterator時拋出的異常。我們先看看Iterator的源碼。ArrayList的Iterator是在父類AbstractList.java中實現的。代碼如下：
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從中，我們可以發現在調用 next() 和 remove()時，都會執行 checkForComodification()。若 “modCount 不等於 expectedModCount”，則拋出ConcurrentModificationException異常，產生fail-fast事件。
要搞明白 fail-fast機制，我們就要需要理解什麽時候“modCount 不等於 expectedModCount”！
從Itr類中，我們知道 expectedModCount 在創建Itr對象時，被賦值為 modCount。通過Itr，我們知道：expectedModCount不可能被修改為不等於 modCount。所以，需要考證的就是modCount何時會被修改。
接下來，我們查看ArrayList的源碼，來看看modCount是如何被修改的。
View Code
從中，我們發現：無論是add()、remove()，還是clear()，只要涉及到修改集合中的元素個數時，都會改變modCount的值。
接下來，我們再系統的梳理一下fail-fast是怎麽產生的。步驟如下：
(01) 新建了一個ArrayList，名稱為arrayList。
(02) 向arrayList中添加內容。
(03) 新建一個“線程a”，並在“線程a”中通過Iterator反復的讀取arrayList的值。
(04) 新建一個“線程b”，在“線程b”中刪除arrayList中的一個“節點A”。
(05) 這時，就會產生有趣的事件了。
在某一時刻，“線程a”創建了arrayList的Iterator。此時“節點A”仍然存在於arrayList中，創建arrayList時，expectedModCount = modCount(假設它們此時的值為N)。
在“線程a”在遍歷arrayList過程中的某一時刻，“線程b”執行了，並且“線程b”刪除了arrayList中的“節點A”。“線程b”執行remove()進行刪除操作時，在remove()中執行了“modCount++”，此時modCount變成了N+1！
“線程a”接著遍歷，當它執行到next()函數時，調用checkForComodification()比較“expectedModCount”和“modCount”的大小；而“expectedModCount=N”，“modCount=N+1”,這樣，便拋出ConcurrentModificationException異常，產生fail-fast事件。
至此，我們就完全了解了fail-fast是如何產生的！
即，當多個線程對同一個集合進行操作的時候，某線程訪問集合的過程中，該集合的內容被其他線程所改變(即其它線程通過add、remove、clear等方法，改變了modCount的值)；這時，就會拋出ConcurrentModificationException異常，產生fail-fast事件。
5 解決fail-fast的原理
上面，說明了“解決fail-fast機制的辦法”，也知道了“fail-fast產生的根本原因”。接下來，我們再進一步談談java.util.concurrent包中是如何解決fail-fast事件的。
還是以和ArrayList對應的CopyOnWriteArrayList進行說明。我們先看看CopyOnWriteArrayList的源碼：
View Code
從中，我們可以看出:
(01) 和ArrayList繼承於AbstractList不同，CopyOnWriteArrayList沒有繼承於AbstractList，它僅僅只是實現了List接口。
(02) ArrayList的iterator()函數返回的Iterator是在AbstractList中實現的；而CopyOnWriteArrayList是自己實現Iterator。
(03) ArrayList的Iterator實現類中調用next()時，會“調用checkForComodification()比較‘expectedModCount’和‘modCount’的大小”；但是，CopyOnWriteArrayList的Iterator實現類中，沒有所謂的checkForComodification()，更不會拋出ConcurrentModificationException異常！
Java 集合系列04之 fail-fast總結