java集合架构____集合迭代器快速失败行为及CopyOnWriteArrayList
集合迭代器快速失败行为及CopyOnWriteArrayList
以下内容基于jdk1.7.0_79源码；
什么是集合迭代器快速失败行为
以ArrayList为例，在多线程并发情况下，如果有一个线程在修改ArrayList集合的结构（插入、移除...），而另一个线程正在用迭代器遍历读取集合中的元素，此时将抛出ConcurrentModificationException异常立即停止迭代遍历操作，而不需要等到遍历结束后再检查有没有出现问题；
ArrayList.Itr迭代器快速失败源码及例子
查看ArrayList的Itr迭代器源码，可以看到Itr为ArrayList的私有内部类，有一个expectedModCount成员属性，在迭代器对象创建的时候初始化为ArrayList的modCount，即当迭代器对象创建的时候，会将集合修改次数modCount存到expectedModCount里，然后每次遍历取值的时候，都会拿ArrayList集合修改次数modCount与迭代器的expectedModCount比较，如果发生改变，说明集合结构在创建该迭代器后已经发生了改变，直接抛出ConcurrentModificationException异常，如下代码；
final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }
先举一个不是多线程的简单例子，在创建迭代器后，往ArrayList插入一条数据，然后利用迭代器遍历，如下代码，将抛出ConcurrentModificationException异常：
package com.pichen.basis.col; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ list.add(i); } Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); list.add(10); while(iterator.hasNext()){ iterator.next(); } } }
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:859)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:831)
at com.pichen.basis.col.Main.main(Main.java:18)
再来个多线程的例子，我们创建一个t1线程，循环往集合插入数据，另外主线程获取集合迭代器遍历集合，如下代码，在遍历的过程中将抛出ConcurrentModificationException异常：
package com.pichen.basis.col; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; class ThreadTest implements Runnable{ private List<Integer> list; public ThreadTest(List<Integer> list) { this.list = list; } @Override public void run() { while(true){ try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } this.list.add(10); } } } public class Main { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ list.add(i); } ThreadTest t1 = new ThreadTest(list); new Thread(t1).start(); Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ System.out.print(iterator.next() + " "); Thread.sleep(80); } } }
结果打印：
0 1 2 3 4 5 6 Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:859)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:831)
at com.pichen.basis.col.Main.main(Main.java:44)
ConcurrentModificationException异常解决办法
对ArrayList集合修改次数modCount加锁或使用CopyOnWriteArrayList替换ArrayList，建议使用CopyOnWriteArrayList；
另外除了List集合外，其它集合像ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet也可以避免抛出ConcurrentModificationException异常；
什么是CopyOnWriteArrayList
看名字就知道，在往集合写操作的时候，复制集合；更具体地说，是在对集合结构进行修改的操作时，复制一个新的集合，然后在新的集合里进行结构修改（插入、删除），修改完成之后，改变原先集合内部数组的引用为新集合即可；
CopyOnWriteArrayList补充说明
CopyOnWriteArrayList类实现List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口
与ArrayList功能类似，同样是基于动态数组实现的集合；
使用CopyOnWriteArrayList迭代器遍历的时候，读取的数据并不是实时的；
每次对集合结构进行修改时，都需要拷贝数据，占用内存较大；
源码查看
先看个简单的例子，add方法，如下，调用了Arrays.copyOf方法，拷贝旧数组到新数组，然后修改新数组的值，并修改集合内部数组的引用：
public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); newElements[len] = e; setArray(newElements); return true; } finally { lock.unlock(); } }
再查看CopyOnWriteArrayList迭代器类的实现，部分代码如下, 在创建COWIterator迭代器的时候，仔细查看其构造器源码，需要将集合内部数组的引用传给迭代器对象，由于在集合修改的时候，操作都是针对新的拷贝数组，所以迭代器内部旧数组对象不会改变，保证迭代期间数据不会混乱（虽然不是实时的数据）：
private static class COWIterator<E> implements ListIterator<E> { /** Snapshot of the array */ private final Object[] snapshot; /** Index of element to be returned by subsequent call to next. */ private int cursor; private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; snapshot = elements; } ........
结果验证
利用前面抛出ConcurrentModificationException的例子，验证使用CopyOnWriteArrayList，
首先，创建一个t1线程，循环往集合插入数据，另外主线程获取集合迭代器遍历集合，代码如下，成功运行，并打印出了旧集合的数据(注意数据并不是实时的)。
package com.pichen.basis.col; import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; class ThreadTest implements Runnable{ private List<Integer> list; public ThreadTest(List<Integer> list) { this.list = list; } @Override public void run() { while(true){ try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } this.list.add(10); } } } public class Main { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<Integer>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ list.add(i); } ThreadTest t1 = new ThreadTest(list); new Thread(t1).start(); Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ System.out.print(iterator.next() + " "); Thread.sleep(80); } } }
