java中的快速失败(fail—fast)和安全失败(fail—safe)

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快速失败(fail—fast)

尽可能立即暴露故障并停止整个操作。当遍历一个集合对象时,如果集合对象的结构被修改了,就会抛出ConcurrentModificationExcetion异常。

有以下情况会抛出此异常:

  • 单线程环境下,集合被创建后,在遍历它的过程中修改了结构。

注意 remove()方法会让expectModcount和modcount 相等,所以是不会抛出这个异常。

  • 多线程环境下,当一个线程在遍历这个集合,而另一个线程对这个集合的结构进行了修改。

原理:

迭代器在遍历时直接访问集合中的内容,并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化,就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前,都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值,是的话就返回遍历;否则抛出异常,终止遍历。

  • modCount是ArrayList中的一个成员变量。它表示该集合实际被修改的次数。
  • expectedModCount 是 ArrayList中的一个内部类——Itr中的成员变量。expectedModCount表示这个迭代器期望该集合被修改的次数。其值是在ArrayList.iterator方法被调用的时候初始化的。只有通过迭代器对集合进行操作,该值才会改变。
  • Itr是一个Iterator的实现,使用ArrayList.iterator方法可以获取到的迭代器就是Itr类的实例。
final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
}

java.util包下的集合类(例如ArrayList、HashMap)都是快速失败的,不能在多线程下发生并发修改(迭代过程中被修改)。

安全失败(fail—safe)

失败情况下不中断操作,一些系统尝试尽量避免抛出失败异常。 采用安全失败机制的集合容器,在遍历时不是直接在集合内容上访问的,而是先复制原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。

原理:

由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历,所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到,所以不会触发Concurrent Modification Exception。

缺点:

  • 迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝,在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。(弱一致性)
  • 创建集合拷贝需要相应的开销,包括时间和内存。

java.util.concurrent 包中集合的迭代器,如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等默认为都是Fail-Safe。


另:阿里巴巴开发手册规定:禁止在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作

原因:foreach其实是依赖do-while和Iterator实现的