HashMap和ConcurrentHashMap的迭代器

public class _01_普通map的錯誤 {

    public static void useMap(final Map<String,Integer> scores) {
        scores.put("WU",19);
        scores.put("zhang",14);
        try {
            for(final String key : scores.keySet()) {
                System.out.println(key + ":" + scores.get(key));
                scores.put("liu",12);
            }
        }catch (Exception ex) {
            System.out.println("traverse key fail:" + ex);
        }

        try {
            for (final Integer value : scores.values()) {
                scores.put("liu", 13);
//                scores.put("zhao", 13); 
                System.out.println(value);
            }
        }catch (Exception ex){
            System.out.println("traverse value fail:" + ex);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Using Plain vanilla HashMap");
        useMap(new HashMap<String, Integer>());
        System.out.println("Using synchronized HashMap");    //不能在迭代遍歷的同時，對map作更新
        useMap(Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>()));

        System.out.println("Using concurrent HashMap"); //可以更新
        useMap(new ConcurrentHashMap<String, Integer>());
    }
}

結果：

HashMap會拋出java.util.ConcurrentModificationException異常；ConcurrentHashMap會正常執行。

爲何HashMap會拋出異常？

HashMap的 keySet(), values(), 都使用的強一致性迭代器，每一次獲取節點元素，都要檢查map的操做次數。

public Set<K> keySet() {
    Set<K> ks;
    // 1 調用HashMap的keySet()函數，會生成一個KeySet()對象
    return (ks = keySet) == null ? (keySet = new KeySet()) : ks;
}

final class KeySet extends AbstractSet<K> {
    public final int size()                 { return size; }
    public final void clear()               { HashMap.this.clear(); }
    //2 遍歷時，生成KeySet的迭代器KeyIterator
    public final Iterator<K> iterator()     { return new KeyIterator(); }
    public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
    public final boolean remove(Object key) {
        return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
    }
    public final Spliterator<K> spliterator() {
        return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
    }
    public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
        Node<K,V>[] tab;
        if (action == null)
            throw new NullPointerException();
        if (size > 0 && (tab = table) != null) {
            int mc = modCount;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                    action.accept(e.key);
            }
            if (modCount != mc)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
}


final class KeyIterator extends HashIterator
    implements Iterator<K> {
    //3. 遍歷，獲取下一個元素，nextNode()在HashIterator中實現。返回的是final類型，因此迭代器遍歷返回值不能修改。
    public final K next() { return nextNode().key; }
}



abstract class HashIterator {
    Node<K,V> next;        // next entry to return
    Node<K,V> current;     // current entry
    int expectedModCount;  // for fast-fail
    int index;             // current slot

    HashIterator() {
     //4 modCount 是HashMap的成員變量，記錄修改次數。增長、刪除、清空元素都會加1. 把當前的修改次數賦值給expectedModCount
        expectedModCount = modCount;
        Node<K,V>[] t = table;
        current = next = null;
        index = 0;
        if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
            do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
        }
    }

    public final boolean hasNext() {
        return next != null;
    }

    final Node<K,V> nextNode() {
        Node<K,V>[] t;
        Node<K,V> e = next;
        //5 每一次返回元素，都會檢查數量是否相同。若是不相同，則報異常。
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        if (e == null)
            throw new NoSuchElementException();
        if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
            do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
        }
        return e;
    }

    public final void remove() {
        Node<K,V> p = current;
        if (p == null)
            throw new IllegalStateException();
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        current = null;
        K key = p.key;
        removeNode(hash(key), key, null, false, false);
        expectedModCount = modCount;
    }
}

由上，可知，在遍歷過程當中，引發modCount變化的會拋異常。但put(k,v), 若是k已經存在呢？

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
        // 1 若是key已經存在，會更新value，並返回舊的value，但不會更改modCount
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

所以，迭代器能夠修改已經存在的key的value，不會拋出異常。

但ConcurrentHashMap使用弱一致性迭代器，不檢查修改次數。

爲何兩個Map選用不一樣的迭代器？

HashMap是線程不安全的，使用fail-fast? 但synchronizedMap是線程安全的，使用的也是fail-fast。我以爲迭代過程當中，更多的是要遍歷，而不是爲了修改，fail-fast 是常態。 concurrentHashMap使用弱一致性迭代器，遍歷時，能夠修改，增長了不肯定性，這須要我使用時注意。