集合中的快速失败(fail-fast)与安全失败(fail-safe)

什么是fail-fast(快速失败)

在用迭代器遍历集合时,当集合的结构被修改,会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

java.util 包下的集合类都是快速失败的, 常见的的使用 fail-fast 方式遍历的容器有 HashMapArrayList 等。

fail-fast(快速失败)

  • 什么情况会出现fail-fast(快速失败)?

    1.单线程环境

    集合在遍历的过程中,如果要对集合进行增删操作,没有调用迭代器的方法,而是用的集合自身的方法,则可能会产生 fail-fast (快速失败)

    2.多线程环境下

    当一个线程在遍历某个集合的过程中,另一个线程对集合的结构进行了修改,则可能产生 fail-fast (快速失败)

  • 具体效果我们看如下代码

    ArrayList arrayList = new ArrayList();
           arrayList.add("a");
           arrayList.add("c");
           arrayList.add("d");
    
           Iterator iterator = arrayList.iterator();
           while (iterator.hasNext()) {
               System.out.println(iterator.next());
               arrayList.add("e"); ①
               System.out.println("此时 arrayList 长度为" + arrayList.size());
           }

    执行后的效果如下图:

    集合中的快速失败(fail-fast)与安全失败(fail-safe)

    当迭代器在遍历时,不对 arrayList 进行修改,也就是删除①时。

    集合中的快速失败(fail-fast)与安全失败(fail-safe)

    当迭代器在遍历时,对 arrayList 进行修改,也就保留①处代码。就会抛出 ConcurrentModificationException 异常

  • 为什么在用迭代器遍历时,修改集合就会抛异常?
  1. 原因是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。
  2. 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。

什么是安全失败(fail-safe)

采用安全失败的集合容器,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,所以对原集合的修改并不会被迭代器检测到

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,所以不会抛 ConcurrentModificationException 异常。

java.util.concurrent 包下面的所有的类都是安全失败的,如 ConcurrentHashMap , CopyOnWriteArrayList

  • 具体效果我们看如下代码:

    ConcurrentHashMap concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap();
           concurrentHashMap.put("a", 1);
           concurrentHashMap.put("b", 2);
           concurrentHashMap.put("c", 3);
    
           Set set = concurrentHashMap.entrySet();
           Iterator iterator = set.iterator();
    
           while (iterator.hasNext()) {
               System.out.println(iterator.next());
               concurrentHashMap.put("d", 4); ②
           }
           System.out.println("结束");
       }

    执行后的效果如下图:

    集合中的快速失败(fail-fast)与安全失败(fail-safe)

    当迭代器在遍历时,对 concurrentHashMap 进行修改时,也就②。并未抛出任何异常

  • 为什么在用迭代器遍历时,修改集合不会抛异常?

    由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历,内部都是保存了该集合对象的一个快照副本,并且没有 modCount 等数值做检查。

    总结

    fail-safe(安全失败)允许在遍历的过程中对容器中的数据进行修改,而fail-fast(快速失败)则不允许。

原文 

https://segmentfault.com/a/1190000022093912

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