Java ConcurrentModificationException異常解決案例詳解

更新時(shí)間：2021年09月06日 15:55:15 作者：那些年的代碼

這篇文章主要介紹了Java ConcurrentModificationException異常解決案例詳解,本篇文章通過(guò)簡(jiǎn)要的案例,講解了該項(xiàng)技術(shù)的了解與使用,以下就是詳細(xì)內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

　　在前面一篇文章中提到，對(duì)Vector、ArrayList在迭代的時(shí)候如果同時(shí)對(duì)其進(jìn)行修改就會(huì)拋出java.util.ConcurrentModificationException異常。下面我們就來(lái)討論以下這個(gè)異常出現(xiàn)的原因以及解決辦法。

　　以下是本文目錄大綱：

　　一.ConcurrentModificationException異常出現(xiàn)的原因

　　二.在單線程環(huán)境下的解決辦法

　　三.在多線程環(huán)境下的解決方法

一.ConcurrentModificationException異常出現(xiàn)的原因

　　先看下面這段代碼：

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(yùn)行結(jié)果：

　　從異常信息可以發(fā)現(xiàn)，異常出現(xiàn)在checkForComodification()方法中。

　　我們不忙看checkForComodification()方法的具體實(shí)現(xiàn)，我們先根據(jù)程序的代碼一步一步看ArrayList源碼的實(shí)現(xiàn)：

　　首先看ArrayList的iterator()方法的具體實(shí)現(xiàn)，查看源碼發(fā)現(xiàn)在ArrayList的源碼中并沒(méi)有iterator()這個(gè)方法，那么很顯然這個(gè)方法應(yīng)該是其父類(lèi)或者實(shí)現(xiàn)的接口中的方法，我們?cè)谄涓割?lèi)AbstractList中找到了iterator()方法的具體實(shí)現(xiàn)，下面是其實(shí)現(xiàn)代碼：

public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

　　從這段代碼可以看出返回的是一個(gè)指向Itr類(lèi)型對(duì)象的引用，我們接著看Itr的具體實(shí)現(xiàn)，在AbstractList類(lèi)中找到了Itr類(lèi)的具體實(shí)現(xiàn)，它是AbstractList的一個(gè)成員內(nèi)部類(lèi)，下面這段代碼是Itr類(lèi)的所有實(shí)現(xiàn)：

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();
    }
}

　　首先我們看一下它的幾個(gè)成員變量：

　　cursor：表示下一個(gè)要訪問(wèn)的元素的索引，從next()方法的具體實(shí)現(xiàn)就可看出

　　lastRet：表示上一個(gè)訪問(wèn)的元素的索引

　　expectedModCount：表示對(duì)ArrayList修改次數(shù)的期望值，它的初始值為modCount。

　　modCount是AbstractList類(lèi)中的一個(gè)成員變量

protected transient int modCount = 0;

　　該值表示對(duì)List的修改次數(shù)，查看ArrayList的add()和remove()方法就可以發(fā)現(xiàn)，每次調(diào)用add()方法或者remove()方法就會(huì)對(duì)modCount進(jìn)行加1操作。

　　好了，到這里我們?cè)倏纯瓷厦娴某绦颍?/p>

　　當(dāng)調(diào)用list.iterator()返回一個(gè)Iterator之后，通過(guò)Iterator的hashNext()方法判斷是否還有元素未被訪問(wèn)，我們看一下hasNext()方法，hashNext()方法的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單：

public boolean hasNext() {
    return cursor != size();
}

　　如果下一個(gè)訪問(wèn)的元素下標(biāo)不等于ArrayList的大小，就表示有元素需要訪問(wèn)，這個(gè)很容易理解，如果下一個(gè)訪問(wèn)元素的下標(biāo)等于ArrayList的大小，則肯定到達(dá)末尾了。

　　然后通過(guò)Iterator的next()方法獲取到下標(biāo)為0的元素，我們看一下next()方法的具體實(shí)現(xiàn)：

public E next() {
    checkForComodification();
 try {
    E next = get(cursor);
    lastRet = cursor++;
    return next;
 } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    checkForComodification();
    throw new NoSuchElementException();
 }
}

　　這里是非常關(guān)鍵的地方：首先在next()方法中會(huì)調(diào)用checkForComodification()方法，然后根據(jù)cursor的值獲取到元素，接著將cursor的值賦給lastRet，并對(duì)cursor的值進(jìn)行加1操作。初始時(shí)，cursor為0，lastRet為-1，那么調(diào)用一次之后，cursor的值為1，lastRet的值為0。注意此時(shí)，modCount為0，expectedModCount也為0。

　　接著往下看，程序中判斷當(dāng)前元素的值是否為2，若為2，則調(diào)用list.remove()方法來(lái)刪除該元素。

　　我們看一下在ArrayList中的remove()方法做了什么：

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
}

　　通過(guò)remove方法刪除元素最終是調(diào)用的fastRemove()方法，在fastRemove()方法中，首先對(duì)modCount進(jìn)行加1操作（因?yàn)閷?duì)集合修改了一次），然后接下來(lái)就是刪除元素的操作，最后將size進(jìn)行減1操作，并將引用置為null以方便垃圾收集器進(jìn)行回收工作。

　　那么注意此時(shí)各個(gè)變量的值：對(duì)于iterator，其expectedModCount為0，cursor的值為1，lastRet的值為0。

　　對(duì)于list，其modCount為1，size為0。

　　接著看程序代碼，執(zhí)行完刪除操作后，繼續(xù)while循環(huán)，調(diào)用hasNext方法()判斷，由于此時(shí)cursor為1，而size為0，那么返回true，所以繼續(xù)執(zhí)行while循環(huán)，然后繼續(xù)調(diào)用iterator的next()方法：

　　注意，此時(shí)要注意next()方法中的第一句：checkForComodification()。

　　在checkForComodification方法中進(jìn)行的操作是：

final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
    throw new ConcurrentModificationException();
}

　　如果modCount不等于expectedModCount，則拋出ConcurrentModificationException異常。

　　很顯然，此時(shí)modCount為1，而expectedModCount為0，因此程序就拋出了ConcurrentModificationException異常。

　　到這里，想必大家應(yīng)該明白為何上述代碼會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常了。

　　關(guān)鍵點(diǎn)就在于：調(diào)用list.remove()方法導(dǎo)致modCount和expectedModCount的值不一致。

　　注意，像使用for-each進(jìn)行迭代實(shí)際上也會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。

二.在單線程環(huán)境下的解決辦法

　　既然知道原因了，那么如何解決呢？

　　其實(shí)很簡(jiǎn)單，細(xì)心的朋友可能發(fā)現(xiàn)在Itr類(lèi)中也給出了一個(gè)remove()方法：

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(gè)方法中，刪除元素實(shí)際上調(diào)用的就是list.remove()方法，但是它多了一個(gè)操作：

expectedModCount = modCount;

　　因此，在迭代器中如果要?jiǎng)h除元素的話，需要調(diào)用Itr類(lèi)的remove方法。

　　將上述代碼改為下面這樣就不會(huì)報(bào)錯(cuò)了：

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(gè)地方
        }
    }
}

三.在多線程環(huán)境下的解決方法

　　上面的解決辦法在單線程環(huán)境下適用，但是在多線程下適用嗎？看下面一個(gè)例子：

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(yùn)行結(jié)果：

　　有可能有朋友說(shuō)ArrayList是非線程安全的容器，換成Vector就沒(méi)問(wèn)題了，實(shí)際上換成Vector還是會(huì)出現(xiàn)這種錯(cuò)誤。

　　原因在于，雖然Vector的方法采用了synchronized進(jìn)行了同步，但是實(shí)際上通過(guò)Iterator訪問(wèn)的情況下，每個(gè)線程里面返回的是不同的iterator，也即是說(shuō)expectedModCount是每個(gè)線程私有。假若此時(shí)有2個(gè)線程，線程1在進(jìn)行遍歷，線程2在進(jìn)行修改，那么很有可能導(dǎo)致線程2修改后導(dǎo)致Vector中的modCount自增了，線程2的expectedModCount也自增了，但是線程1的expectedModCount沒(méi)有自增，此時(shí)線程1遍歷時(shí)就會(huì)出現(xiàn)expectedModCount不等于modCount的情況了。

　　因此一般有2種解決辦法：

　　1）在使用iterator迭代的時(shí)候使用synchronized或者Lock進(jìn)行同步；

　　2）使用并發(fā)容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector。

　　關(guān)于并發(fā)容器的內(nèi)容將在下一篇文章中講述。

　　參考資料：

http://blog.csdn.net/izard999/article/details/6708738

http://chabaoo.cn/article/105505.htm

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