Java ConcurrentModificationException異常緣由和解決方法

時間 2019-11-12

標籤 java concurrentmodificationexception 異常緣由解決方法欄目 Java 简体版

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原文出處：海子html

在前面一篇文章中提到，對Vector、ArrayList在迭代的時候若是同時對其進行修改就會拋出java.util.ConcurrentModificationException異常。下面咱們就來討論如下這個異常出現的緣由以及解決辦法。java

如下是本文目錄大綱：編程

一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由安全

二.在單線程環境下的解決辦法多線程

三.在多線程環境下的解決方法架構

如有不正之處請多多諒解，並歡迎批評指正併發

一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由

先看下面這段代碼：網站

public class Test {

public static void main(String[] args) {

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

list.add( 2 );

Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()){

Integer integer = iterator.next();

if (integer== 2 )

list.remove(integer);

}

運行結果：this

從異常信息能夠發現，異常出如今checkForComodification()方法中。spa

咱們不忙看checkForComodification()方法的具體實現，咱們先根據程序的代碼一步一步看ArrayList源碼的實現：

首先看ArrayList的iterator()方法的具體實現，查看源碼發如今ArrayList的源碼中並無iterator()這個方法，那麼很顯然這個方法應該是其父類或者實現的接口中的方法，咱們在其父類AbstractList中找到了iterator()方法的具體實現，下面是其實現代碼：

public Iterator<E> iterator() {

return new Itr();

}

從這段代碼能夠看出返回的是一個指向Itr類型對象的引用，咱們接着看Itr的具體實現，在AbstractList類中找到了Itr類的具體實現，它是AbstractList的一個成員內部類，下面這段代碼是Itr類的全部實現：

private class Itr implements Iterator<E> {

int cursor = 0 ;

int lastRet = - 1 ;

int expectedModCount = modCount;

public boolean hasNext() {

return cursor != size();

}

public E next() {

checkForComodification();

try {

E next = get(cursor);

lastRet = cursor++;

return next;

} catch (IndexOutOfBoundsException e) {

checkForComodification();

throw new NoSuchElementException();

}

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();

}

final void checkForComodification() {

if (modCount != expectedModCount)

throw new ConcurrentModificationException();

}

首先咱們看一下它的幾個成員變量：

cursor：表示下一個要訪問的元素的索引，從next()方法的具體實現就可看出

lastRet：表示上一個訪問的元素的索引

expectedModCount：表示對ArrayList修改次數的指望值，它的初始值爲modCount。

modCount是AbstractList類中的一個成員變量

1	`protected` `transient` `int` `modCount =` `0` `;`

該值表示對List的修改次數，查看ArrayList的add()和remove()方法就能夠發現，每次調用add()方法或者remove()方法就會對modCount進行加1操做。

好了，到這裏咱們再看看上面的程序：

當調用list.iterator()返回一個Iterator以後，經過Iterator的hashNext()方法判斷是否還有元素未被訪問，咱們看一下hasNext()方法，hashNext()方法的實現很簡單：

public boolean hasNext() {

return cursor != size();

}

若是下一個訪問的元素下標不等於ArrayList的大小，就表示有元素須要訪問，這個很容易理解，若是下一個訪問元素的下標等於ArrayList的大小，則確定到達末尾了。

而後經過Iterator的next()方法獲取到下標爲0的元素，咱們看一下next()方法的具體實現：

public E next() {

checkForComodification();

try {

E next = get(cursor);

lastRet = cursor++;

return next;

} catch (IndexOutOfBoundsException e) {

checkForComodification();

throw new NoSuchElementException();

}

這裏是很是關鍵的地方：首先在next()方法中會調用checkForComodification()方法，而後根據cursor的值獲取到元素，接着將cursor的值賦給lastRet，並對cursor的值進行加1操做。初始時，cursor爲0，lastRet爲-1，那麼調用一次以後，cursor的值爲1，lastRet的值爲0。注意此時，modCount爲0，expectedModCount也爲0。

接着往下看，程序中判斷當前元素的值是否爲2，若爲2，則調用list.remove()方法來刪除該元素。

咱們看一下在ArrayList中的remove()方法作了什麼：

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

}

經過remove方法刪除元素最終是調用的fastRemove()方法，在fastRemove()方法中，首先對modCount進行加1操做（由於對集合修改了一次），而後接下來就是刪除元素的操做，最後將size進行減1操做，並將引用置爲null以方便垃圾收集器進行回收工做。

那麼注意此時各個變量的值：對於iterator，其expectedModCount爲0，cursor的值爲1，lastRet的值爲0。

對於list，其modCount爲1，size爲0。

接着看程序代碼，執行完刪除操做後，繼續while循環，調用hasNext方法()判斷，因爲此時cursor爲1，而size爲0，那麼返回true，因此繼續執行while循環，而後繼續調用iterator的next()方法：

注意，此時要注意next()方法中的第一句：checkForComodification()。

在checkForComodification方法中進行的操做是：

final void checkForComodification() {

if (modCount != expectedModCount)

throw new ConcurrentModificationException();

}

若是modCount不等於expectedModCount，則拋出ConcurrentModificationException異常。

很顯然，此時modCount爲1，而expectedModCount爲0，所以程序就拋出了ConcurrentModificationException異常。

到這裏，想必你們應該明白爲什麼上述代碼會拋出ConcurrentModificationException異常了。

關鍵點就在於：調用list.remove()方法致使modCount和expectedModCount的值不一致。

　　注意，像使用for-each進行迭代實際上也會出現這種問題。

二.在單線程環境下的解決辦法

既然知道緣由了，那麼如何解決呢？

其實很簡單，細心的朋友可能發如今Itr類中也給出了一個remove()方法：

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();

}

在這個方法中，刪除元素實際上調用的就是list.remove()方法，可是它多了一個操做：

1	`expectedModCount = modCount;`

所以，在迭代器中若是要刪除元素的話，須要調用Itr類的remove方法。

將上述代碼改成下面這樣就不會報錯了：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

list.add( 2 );

Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()){

Integer integer = iterator.next();

if (integer== 2 )

iterator.remove(); //注意這個地方

}

三.在多線程環境下的解決方法

上面的解決辦法在單線程環境下適用，可是在多線程下適用嗎？看下面一個例子：

public class Test {

static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

public static void main(String[] args) {

list.add( 1 );

list.add( 2 );

list.add( 3 );

list.add( 4 );

list.add( 5 );

Thread thread1 = new Thread(){

public void run() {

Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()){

Integer integer = iterator.next();

System.out.println(integer);

try {

Thread.sleep( 100 );

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

};

Thread thread2 = new Thread(){

public void run() {

Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()){

Integer integer = iterator.next();

if (integer== 2 )

iterator.remove();

}

};

thread1.start();

thread2.start();

}

運行結果：

有可能有朋友說ArrayList是非線程安全的容器，換成Vector就沒問題了，實際上換成Vector仍是會出現這種錯誤。

緣由在於，雖然Vector的方法採用了synchronized進行了同步，可是因爲Vector是繼承的AbstarctList，所以經過Iterator來訪問容器的話，事實上是不須要獲取鎖就能夠訪問。那麼顯然，因爲使用iterator對容器進行訪問不須要獲取鎖，在多線程中就會形成當一個線程刪除了元素，因爲modCount是AbstarctList的成員變量，所以可能會致使在其餘線程中modCount和expectedModCount值不等。

就好比上面的代碼中，很顯然iterator是線程私有的，

初始時，線程1和線程2中的modCount、expectedModCount都爲0，

當線程2經過iterator.remove()刪除元素時，會修改modCount值爲1，而且會修改線程2中的expectedModCount的值爲1，

而此時線程1中的expectedModCount值爲0，雖然modCount不是volatile變量，不保證線程1必定看獲得線程2修改後的modCount的值，可是也有可能看獲得線程2對modCount的修改，這樣就有可能致使線程1中比較expectedModCount和modCount不等，而拋出異常。

所以通常有2種解決辦法：

1）在使用iterator迭代的時候使用synchronized或者Lock進行同步；

2）使用併發容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector。

關於併發容器的內容將在下一篇文章中講述。

參考資料：

http://blog.csdn.net/izard999/article/details/6708738

http://www.2cto.com/kf/201403/286536.html

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