Java ConcurrentModificationException異常緣由和解決方法

時間  2020-05-10
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Java ConcurrentModificationException異常緣由和解決方法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：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

　　請尊重做者勞動成果，轉載請標明原文連接：.net

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html線程

一.ConcurrentModificationException異常出現的緣由

　　先看下面這段代碼：3d

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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：

　　

　　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：

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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：

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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

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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：

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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：

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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：

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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：

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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：

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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：

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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：

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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：

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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

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