实战：用压测暴露FastFail机制翻车现场实战：用压测暴露FastFail机制翻车现场 1. 引言在Java的世界里

实战：用压测暴露FastFail机制翻车现场

1. 引言

在Java的世界里，集合框架是我们的得力助手。然而，在高并发环境下，某些集合类的行为可能会让你措手不及。今天我们就来聊聊ConcurrentModificationException（简称CME）和Fast-Fail机制，并通过压测揭示它们的真面目。

2. Fast-Fail机制简介

在Java中，当你试图在一个被修改的集合上进行迭代时，会抛出ConcurrentModificationException。这种机制被称为“快速失败”（Fast-Fail），它确保了线程安全问题能够及时暴露出来，而不是隐藏到后续操作中。

3. 示例代码：触发CME

首先，我们来看一个简单的示例代码，演示如何在多线程环境下触发ConcurrentModificationException。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class FastFailExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        
        // 添加一些元素
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                for (Integer item : list) {
                    System.out.println("Thread 1: " + item);
                }
            }
        });
        
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                try {
                    Thread.sleep(500); // 让线程1先执行
                    for (int i = 10; i < 20; i++) {
                        list.add(i);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        
        thread1.join();
        thread2.join();
    }
}

4. 压测揭示问题

为了更好地理解Fast-Fail机制，我们可以通过压测来模拟高并发环境下的行为。我们将使用JMeter进行压测。

4.1 准备测试代码

首先，我们需要一个简单的Servlet来处理请求，并在其中触发CME。

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@WebServlet("/test")
public class TestServlet extends HttpServlet {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        
        // 添加一些元素
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                try {
                    Thread.sleep(500); // 让线程2先执行
                    for (Integer item : list) {
                        System.out.println("Thread 1: " + item);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                try {
                    Thread.sleep(500); // 让线程1先执行
                    for (int i = 10; i < 20; i++) {
                        list.add(i);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        response.getWriter().println("Test completed");
    }
}

4.2 使用JMeter进行压测

启动JMeter：下载并安装Apache JMeter。
创建测试计划：
- 右键点击“测试计划” -> “添加” -> “线程（用户）” -> “线程组”
- 在“线程组”中设置线程数、循环次数等参数
添加HTTP请求：
- 右键点击“线程组” -> “添加” -> “取样器” -> “HTTP请求”
- 设置服务器名称或IP地址、端口号、路径（如/test）
运行测试计划：点击“运行”按钮开始压测。

5. 分析结果

通过JMeter的压测，我们可以观察到在高并发环境下，ConcurrentModificationException频繁出现。这表明Fast-Fail机制确实能够及时暴露线程安全问题。

5.1 JMeter结果分析

响应时间：查看每个请求的响应时间分布。
错误率：统计有多少次请求抛出了ConcurrentModificationException。
吞吐量：观察系统的整体处理能力。

6. 解决方案

为了避免在高并发环境下触发CME，我们可以使用线程安全的集合类，如CopyOnWriteArrayList或ConcurrentHashMap。这些集合类内部实现了更复杂的同步机制，能够避免Fast-Fail问题。

6.1 使用`CopyOnWriteArrayList`

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class CopyOnWriteExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        
        // 添加一些元素
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                try {
                    Thread.sleep(500); // 让线程2先执行
                    for (Integer item : list) {
                        System.out.println("Thread .1: " + item);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (list) {
                try {
                    Thread.sleep(500); // 让线程1先执行
                    for (int i = 10; i < 20; i++) {
                        list.add(i);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        
        thread1.join();
        thread2.join();
    }
}

7. 总结

通过本次实战，我们不仅了解了Fast-Fail机制的工作原理，还学会了如何在高并发环境下避免触发ConcurrentModificationException。希望这些内容能帮助你在面试中更加自信地应对相关问题。

实战：用压测暴露FastFail机制翻车现场