fail-safe fail-fast知多少
fail-safe fail-fast知多少
简介
我们在使用集合类的时候，通常会需要去遍历集合中的元素，并在遍历中对其中的元素进行处理。这时候我们就要用到Iterator,经常写程序的朋友应该都知道，在Iterator遍历的过程中，是不能够修改集合数据的，否则就会抛出ConcurrentModificationException。
因为ConcurrentModificationException的存在，就把Iterator分成了两类，Fail-fast和Fail-safe。
Fail-fast Iterator
Fail-fast看名字就知道它的意思是失败的非常快。就是说如果在遍历的过程中修改了集合的结构，则就会立刻报错。
Fail-fast通常在下面两种情况下抛出ConcurrentModificationException：
- 单线程的环境中
如果在单线程的环境中，iterator创建之后，如果不是通过iterator自身的remove方法，而是通过调用其他的方法修改了集合的结构，则会报错。
- 多线程的环境中
如果一个线程中创建了iterator,而在另外一个线程中修改了集合的结构，则会报错。
我们先看一个Fail-fast的例子：
Map<Integer,String> users = new HashMap<>();
users.put(1, "jack");
users.put(2, "alice");
users.put(3, "jone");
Iterator iterator1 = users.keySet().iterator();
//not modify key, so no exception
while (iterator1.hasNext())
{
log.info("{}",users.get(iterator1.next()));
users.put(2, "mark");
}
上面的例子中，我们构建了一个Map，然后遍历该map的key，在遍历过程中，我们修改了map的value。
运行发现，程序完美执行，并没有报任何异常。
这是因为我们遍历的是map的key，只要map的key没有被手动修改，就没有问题。
再看一个例子：
Map<Integer,String> users = new HashMap<>();
users.put(1, "jack");
users.put(2, "alice");
users.put(3, "jone");
Iterator iterator1 = users.keySet().iterator();
Iterator iterator2 = users.keySet().iterator();
//modify key,get exception
while (iterator2.hasNext())
{
log.info("{}",users.get(iterator2.next()));
users.put(4, "mark");
}
上面的例子中，我们在遍历map的key的同时，对key进行了修改。这种情况下就会报错。
Fail-fast 的原理
为什么修改了集合的结构就会报异常呢？
我们以ArrayList为例，来讲解下Fail-fast 的原理。
在AbstractList中，定义了一个modCount变量：
protected transient int modCount = 0;
在遍历的过程中都会去调用checkForComodification()方法来对modCount进行检测：
public E next() {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
E next = get(i);
lastRet = i;
cursor = i + 1;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
如果检测的结果不是所预期的，就会报错：
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
在创建Iterator的时候会复制当前的modCount进行比较，而这个modCount在每次集合修改的时候都会进行变动，最终导致Iterator中的modCount和现有的modCount是不一致的。
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.set(lastRet, e);
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
注意，Fail-fast并不保证所有的修改都会报错，我们不能够依赖ConcurrentModificationException来判断遍历中集合是否被修改。
Fail-safe Iterator
我们再来讲一下Fail-safe，Fail-safe的意思是在遍历的过程中，如果对集合进行修改是不会报错的。
Concurrent包下面的类型都是Fail-safe的。看一个ConcurrentHashMap的例子：
Map<Integer,String> users = new ConcurrentHashMap<>();
users.put(1, "jack");
users.put(2, "alice");
users.put(3, "jone");
Iterator iterator1 = users.keySet().iterator();
//not modify key, so no exception
while (iterator1.hasNext())
{
log.info("{}",users.get(iterator1.next()));
users.put(2, "mark");
}
Iterator iterator2 = users.keySet().iterator();
//modify key,get exception
while (iterator2.hasNext())
{
log.info("{}",users.get(iterator2.next()));
users.put(4, "mark");
}
上面的例子完美执行，不会报错。
总结
Fail-fast 和 Fail-safe 是集合遍历的重要概念，希望大家能够掌握。
本文的例子 https://github.com/ddean2009/learn-java-streams
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