Java ConcurrentModificationException异常缘由和解决方法

时间 2019-11-12

标签 java concurrentmodificationexception 异常缘由解决方法栏目 Java 繁體版

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原文出处：海子html

在前面一篇文章中提到，对Vector、ArrayList在迭代的时候若是同时对其进行修改就会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常。下面咱们就来讨论如下这个异常出现的缘由以及解决办法。java

如下是本文目录大纲：编程

一.ConcurrentModificationException异常出现的缘由安全

二.在单线程环境下的解决办法多线程

三.在多线程环境下的解决方法架构

如有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正并发

一.ConcurrentModificationException异常出现的缘由

先看下面这段代码：网站

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);

}

运行结果：this

从异常信息能够发现，异常出如今checkForComodification()方法中。spa

咱们不忙看checkForComodification()方法的具体实现，咱们先根据程序的代码一步一步看ArrayList源码的实现：

首先看ArrayList的iterator()方法的具体实现，查看源码发如今ArrayList的源码中并无iterator()这个方法，那么很显然这个方法应该是其父类或者实现的接口中的方法，咱们在其父类AbstractList中找到了iterator()方法的具体实现，下面是其实现代码：

public Iterator<E> iterator() {

return new Itr();

}

从这段代码能够看出返回的是一个指向Itr类型对象的引用，咱们接着看Itr的具体实现，在AbstractList类中找到了Itr类的具体实现，它是AbstractList的一个成员内部类，下面这段代码是Itr类的全部实现：

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();

}

首先咱们看一下它的几个成员变量：

cursor：表示下一个要访问的元素的索引，从next()方法的具体实现就可看出

lastRet：表示上一个访问的元素的索引

expectedModCount：表示对ArrayList修改次数的指望值，它的初始值为modCount。

modCount是AbstractList类中的一个成员变量

1	`protected` `transient` `int` `modCount =` `0` `;`

该值表示对List的修改次数，查看ArrayList的add()和remove()方法就能够发现，每次调用add()方法或者remove()方法就会对modCount进行加1操做。

好了，到这里咱们再看看上面的程序：

当调用list.iterator()返回一个Iterator以后，经过Iterator的hashNext()方法判断是否还有元素未被访问，咱们看一下hasNext()方法，hashNext()方法的实现很简单：

public boolean hasNext() {

return cursor != size();

}

若是下一个访问的元素下标不等于ArrayList的大小，就表示有元素须要访问，这个很容易理解，若是下一个访问元素的下标等于ArrayList的大小，则确定到达末尾了。

而后经过Iterator的next()方法获取到下标为0的元素，咱们看一下next()方法的具体实现：

public E next() {

checkForComodification();

try {

E next = get(cursor);

lastRet = cursor++;

return next;

} catch (IndexOutOfBoundsException e) {

checkForComodification();

throw new NoSuchElementException();

}

这里是很是关键的地方：首先在next()方法中会调用checkForComodification()方法，而后根据cursor的值获取到元素，接着将cursor的值赋给lastRet，并对cursor的值进行加1操做。初始时，cursor为0，lastRet为-1，那么调用一次以后，cursor的值为1，lastRet的值为0。注意此时，modCount为0，expectedModCount也为0。

接着往下看，程序中判断当前元素的值是否为2，若为2，则调用list.remove()方法来删除该元素。

咱们看一下在ArrayList中的remove()方法作了什么：

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

}

经过remove方法删除元素最终是调用的fastRemove()方法，在fastRemove()方法中，首先对modCount进行加1操做（由于对集合修改了一次），而后接下来就是删除元素的操做，最后将size进行减1操做，并将引用置为null以方便垃圾收集器进行回收工做。

那么注意此时各个变量的值：对于iterator，其expectedModCount为0，cursor的值为1，lastRet的值为0。

对于list，其modCount为1，size为0。

接着看程序代码，执行完删除操做后，继续while循环，调用hasNext方法()判断，因为此时cursor为1，而size为0，那么返回true，因此继续执行while循环，而后继续调用iterator的next()方法：

注意，此时要注意next()方法中的第一句：checkForComodification()。

在checkForComodification方法中进行的操做是：

final void checkForComodification() {

if (modCount != expectedModCount)

throw new ConcurrentModificationException();

}

若是modCount不等于expectedModCount，则抛出ConcurrentModificationException异常。

很显然，此时modCount为1，而expectedModCount为0，所以程序就抛出了ConcurrentModificationException异常。

到这里，想必你们应该明白为什么上述代码会抛出ConcurrentModificationException异常了。

关键点就在于：调用list.remove()方法致使modCount和expectedModCount的值不一致。

　　注意，像使用for-each进行迭代实际上也会出现这种问题。

二.在单线程环境下的解决办法

既然知道缘由了，那么如何解决呢？

其实很简单，细心的朋友可能发如今Itr类中也给出了一个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();

}

在这个方法中，删除元素实际上调用的就是list.remove()方法，可是它多了一个操做：

1	`expectedModCount = modCount;`

所以，在迭代器中若是要删除元素的话，须要调用Itr类的remove方法。

将上述代码改成下面这样就不会报错了：

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(); //注意这个地方

}

三.在多线程环境下的解决方法

上面的解决办法在单线程环境下适用，可是在多线程下适用吗？看下面一个例子：

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();

}

运行结果：

有可能有朋友说ArrayList是非线程安全的容器，换成Vector就没问题了，实际上换成Vector仍是会出现这种错误。

缘由在于，虽然Vector的方法采用了synchronized进行了同步，可是因为Vector是继承的AbstarctList，所以经过Iterator来访问容器的话，事实上是不须要获取锁就能够访问。那么显然，因为使用iterator对容器进行访问不须要获取锁，在多线程中就会形成当一个线程删除了元素，因为modCount是AbstarctList的成员变量，所以可能会致使在其余线程中modCount和expectedModCount值不等。

就好比上面的代码中，很显然iterator是线程私有的，

初始时，线程1和线程2中的modCount、expectedModCount都为0，

当线程2经过iterator.remove()删除元素时，会修改modCount值为1，而且会修改线程2中的expectedModCount的值为1，

而此时线程1中的expectedModCount值为0，虽然modCount不是volatile变量，不保证线程1必定看获得线程2修改后的modCount的值，可是也有可能看获得线程2对modCount的修改，这样就有可能致使线程1中比较expectedModCount和modCount不等，而抛出异常。

所以通常有2种解决办法：

1）在使用iterator迭代的时候使用synchronized或者Lock进行同步；

2）使用并发容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector。

关于并发容器的内容将在下一篇文章中讲述。

参考资料：

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

http://www.2cto.com/kf/201403/286536.html

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