Java併發--ConcurrentModificationException（併發修改異常）異常緣由和解決方法

　　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。

　　如下是本文目錄大綱：

　　一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由

　　二.在單線程環境下的解決辦法

　　三.在多線程環境下的解決方法

　　轉載原文連接：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html

一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由

　　先看下面這段代碼：

 1 public class Test {  2     public static void main(String[] args) {  3         ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  4         list.add(2);  5         Iterator<Integer> iterator = list.iterator();  6         while(iterator.hasNext()){  7             Integer integer = iterator.next();  8             if(integer==2)  9  list.remove(integer); 10  } 11  } 12 }

運行結果：

　　

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

　　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：

 1 private class Itr implements Iterator<E> {  2     int cursor = 0;  3     int lastRet = -1;  4     int expectedModCount = modCount;  5     public boolean hasNext() {  6            return cursor != size();  7  }  8     public E next() {  9  checkForComodification(); 10         try { 11         E next = get(cursor); 12         lastRet = cursor++; 13         return next; 14         } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 15  checkForComodification(); 16         throw new NoSuchElementException(); 17  } 18  } 19     public void remove() { 20         if (lastRet == -1) 21         throw new IllegalStateException(); 22  checkForComodification(); 23  
24         try { 25         AbstractList.this.remove(lastRet); 26         if (lastRet < cursor) 27             cursor--; 28         lastRet = -1; 29         expectedModCount = modCount; 30         } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 31         throw new ConcurrentModificationException(); 32  } 33  } 34  
35     final void checkForComodification() { 36         if (modCount != expectedModCount) 37         throw new ConcurrentModificationException(); 38  } 39 }

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：

 1 public void remove() {  2     if (lastRet == -1)  3     throw new IllegalStateException();  4  checkForComodification();  5  
 6     try {  7     AbstractList.this.remove(lastRet);  8     if (lastRet < cursor)  9         cursor--; 10     lastRet = -1; 11     expectedModCount = modCount; 12     } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 13     throw new ConcurrentModificationException(); 14  } 15 }

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：

 1 public class Test {  2     static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  3     public static void main(String[] args) {  4         list.add(1);  5         list.add(2);  6         list.add(3);  7         list.add(4);  8         list.add(5);  9         Thread thread1 = new Thread(){ 10             public void run() { 11                 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 12                 while(iterator.hasNext()){ 13                     Integer integer = iterator.next(); 14  System.out.println(integer); 15                     try { 16                         Thread.sleep(100); 17                     } catch (InterruptedException e) { 18  e.printStackTrace(); 19  } 20  } 21  }; 22  }; 23         Thread thread2 = new Thread(){ 24             public void run() { 25                 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 26                 while(iterator.hasNext()){ 27                     Integer integer = iterator.next(); 28                     if(integer==2) 29  iterator.remove(); 30  } 31  }; 32  }; 33  thread1.start(); 34  thread2.start(); 35  } 36 }

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