Java的并发修改异常

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阶段3、深入juc源码解析

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引出问题

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 
        for (String value : list) {
            if ("b".equals(value)) {
                list.remove(value);
            }
        }
 
        System.out.println(list);
    }
}

运行上面的代码会发生什么？

大部分人的回答是：会发生并发修改异常（ConcurrentModificationException）。

其实上面的代码会正常输出[a, c]，而且IDEA还提示我们有更好的写法：

也就是：

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 		// 使用Java8新增的removeIf
        list.removeIf("b"::equals);
        System.out.println(list);
    }
}

现在摆在我们面前的问题变为：

• 不是说增强for+list.remove()会发生并发修改异常吗？怎么上面的代码“安然无恙”？
• 为什么推荐使用removeIf()，它好在哪？

在回答这两个问题之前，我们先复习一下什么是并发修改异常，以及什么时候会出现并发修改异常。

什么是并发修改异常，如何避免？

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
 
        // 普通for
        plainForMethod(list);
        // 增强for，底层是迭代器
        foreachMethod(list);
    }
 
    private static void plainForMethod(List<Integer> list) {
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
 
    private static void foreachMethod(List<Integer> list) {
        for (Integer integer : list) {
            System.out.println(integer);
        }
    }
}

对上面的代码进行反编译：

你会发现增强for的底层就是Iterator，而Iterator的next()方法会检查并发修改异常，简而言之就是集合的“版本号”是否在遍历过程中发生了改变：

那么什么时候“版本号”modCount会改变呢？增删都会改变modCount的值（注意，删除也是modCount++，版本号只能递增）：

了解了并发修改异常的原因后，我们再来看看如何避免它。对于List来说，有两种方法：

• 迭代器迭代元素，迭代器修改元素(ListIterator)
• 集合遍历元素，集合修改元素(for)

也就是说，用集合遍历时（普通for）就用集合的方法去修改，用迭代器遍历时就用迭代器自带的方法修改，不能混用。接下来，我们一起分析一下上面两种方法背后的原理。

用迭代器遍历元素，用迭代器修改元素

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String value = iterator.next();
            if ("a".equals(value)) {
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(list); // 输出[b, c]
    }
}

为什么iterator.remove()不会引发ConcurrentModificationException呢？

正如刚才所说，增强for底层是Iterator，list.remove()会修改modCount，而Iterator的next()会去checkForComodification()，一旦modCount!=expectedModCount就会抛异常。

上面的代码中，next()仍在调用，也就是说还是List还是会在遍历时检查modCount，那么不发生并发修改异常的原因只有一个：

不同于List的remove，Iterator提供的remove等增改操作会让expectedModCount与modCount保持同步，即expectedModCount始终等于modCount。

这样一来，即使下一轮遍历next()内部仍旧检测版本号，但由于两个数值始终相等，所以不会抛异常。

普通for遍历List，然后通过List删除元素

集合遍历+集合删除则完全脱离了List版本号的约束：遍历用的是普通for循环，根本不会检测版本号，所以即使list.remove()确实把modCount改得面目全非，也不会被检测到。

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 
        for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
            if ("a".equals(list.get(i))) {
                list.remove(list.get(i));
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

这里有一个细节，不知道大家是否注意到了：for循环是倒序的。

为什么倒序？因为顺序遍历时删除元素会有坑。

你会发现，当第一个a被删除后，会发生数组拷贝，后面的元素全部往前移动，而数组的指针（cursor）却往后移动，最终第二个a被跳过了。

如果非要正序遍历又想避免跳过，就要在每次删除元素后，都把for循环“往回拨一位”：

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if ("a".equals(list.get(i))) {
                list.remove(list.get(i));
                i--; // 回拨指针
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

回答开头的问题

一般来说，不建议使用增强for的同时用List#remove()移除元素，很大概率会发生并发修改异常。上面的代码是“凑巧”。

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
 
        for (String value : list) {
            // a或c都会抛异常
            if ("a".equals(value)) {
                list.remove(value);
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

我们可以再做一个实验：

public class ForeachTest {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
 
        for (String value : list) {
            // 只有c不会抛异常
            if ("c".equals(value)) {
                list.remove(value);
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

看出问题了吗？

是的，只有倒数第二个才能“幸免于难”...

结合上面的内容，你应该已经猜到原因：

迭代的remove()底层是这样处理的：

• 如果原本数组是[a,b,c]
• 你移除了b，其实最终经过数组拷贝，会变成[a,c,c]，也就是后面的部分元素往前挪了
• 然后elementData[--size]会释放末尾那个元素，最终变成[a,c]

但问题在于迭代器此时再调用hasNext()时，确实没有元素了，因为刚才已经到第二个元素了，而现在只剩两个元素，所以会认为遍历结束了：

不调用next()意味着不会调用checkForComodification()去检查并发修改异常（虽然此时其实已经不一致）。

所以，这并不是JDK的bug，而是我们自己使用不当。迭代器遍历不应该使用List的remove，推荐interaror的remove。

至于IDEA为什么推荐使用List#removeIf()，我们可以看看removeIf()是怎么实现的：

底层其实就是迭代器遍历+迭代器remove，Iterator#remove()会把modCount重新赋值给expectedModCount，所以两者始终一致。

如果看完这篇文章你只能记住一件事，请记得：

需要删除List元素时，尽量使用迭代器，或者普通for倒序删除。