Java ConcurrentModificationException異常緣由和解決方法

時間 2019-12-06

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　　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：安全

　　一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由多線程

　　二.在單線程環境下的解決辦法併發

　　三.在多線程環境下的解決方法this

　　如有不正之處請多多諒解，並歡迎批評指正spa

一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由

　　先看下面這段代碼：.net

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：線程

　　從異常信息能夠發現，異常出如今checkForComodification()方法中。3d

　　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

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：

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，可是實際上經過Iterator訪問的狀況下，每一個線程裏面返回的是不一樣的iterator，也便是說expectedModCount是每一個線程私有。倘若此時有2個線程，線程1在進行遍歷，線程2在進行修改，那麼頗有可能致使線程2修改後致使Vector中的modCount自增了，線程2的expectedModCount也自增了，可是線程1的expectedModCount沒有自增，此時線程1遍歷時就會出現expectedModCount不等於modCount的狀況了。

　　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