Java并发--ConcurrentModificationException（并发修改异常）异常缘由和解决方法

　　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。

　　如下是本文目录大纲：

　　一.ConcurrentModificationException异常出现的缘由

　　二.在单线程环境下的解决办法

　　三.在多线程环境下的解决方法

　　转载原文连接：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html

一.ConcurrentModificationException异常出现的缘由

　　先看下面这段代码：

 1 public class Test {  2     public static void main(String[] args) {  3         ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  4         list.add(2);  5         Iterator<Integer> iterator = list.iterator();  6         while(iterator.hasNext()){  7             Integer integer = iterator.next();  8             if(integer==2)  9  list.remove(integer); 10  } 11  } 12 }

运行结果：

　　

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

　　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：

 1 private class Itr implements Iterator<E> {  2     int cursor = 0;  3     int lastRet = -1;  4     int expectedModCount = modCount;  5     public boolean hasNext() {  6            return cursor != size();  7  }  8     public E next() {  9  checkForComodification(); 10         try { 11         E next = get(cursor); 12         lastRet = cursor++; 13         return next; 14         } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 15  checkForComodification(); 16         throw new NoSuchElementException(); 17  } 18  } 19     public void remove() { 20         if (lastRet == -1) 21         throw new IllegalStateException(); 22  checkForComodification(); 23  
24         try { 25         AbstractList.this.remove(lastRet); 26         if (lastRet < cursor) 27             cursor--; 28         lastRet = -1; 29         expectedModCount = modCount; 30         } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 31         throw new ConcurrentModificationException(); 32  } 33  } 34  
35     final void checkForComodification() { 36         if (modCount != expectedModCount) 37         throw new ConcurrentModificationException(); 38  } 39 }

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

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：

 1 public void remove() {  2     if (lastRet == -1)  3     throw new IllegalStateException();  4  checkForComodification();  5  
 6     try {  7     AbstractList.this.remove(lastRet);  8     if (lastRet < cursor)  9         cursor--; 10     lastRet = -1; 11     expectedModCount = modCount; 12     } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 13     throw new ConcurrentModificationException(); 14  } 15 }

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：

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：

 1 public class Test {  2     static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  3     public static void main(String[] args) {  4         list.add(1);  5         list.add(2);  6         list.add(3);  7         list.add(4);  8         list.add(5);  9         Thread thread1 = new Thread(){ 10             public void run() { 11                 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 12                 while(iterator.hasNext()){ 13                     Integer integer = iterator.next(); 14  System.out.println(integer); 15                     try { 16                         Thread.sleep(100); 17                     } catch (InterruptedException e) { 18  e.printStackTrace(); 19  } 20  } 21  }; 22  }; 23         Thread thread2 = new Thread(){ 24             public void run() { 25                 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 26                 while(iterator.hasNext()){ 27                     Integer integer = iterator.next(); 28                     if(integer==2) 29  iterator.remove(); 30  } 31  }; 32  }; 33  thread1.start(); 34  thread2.start(); 35  } 36 }

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