Java并发-ConcurrentModificationException原因源码分析与解决办法

一、异常原因与异常源码分析

  对集合(List、Set、Map)迭代时对其进行修改就会出现java.util.ConcurrentModificationException异常。这里以ArrayList为例,例如下面的代码:

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
//遍历1
for (String s : list){
if (s.equals( "3")) {
list.remove(s); // error
}
}
//遍历2
Iterator<String> it = list.iterator();
for (; it.hasNext();) {
String value = it.next();
if (value.equals("3")) {
list.remove(value); // error
}
}

  ArrayList类中包含了实现Iterator迭代器的内部类Itr,在Itr类内部维护了一个expectedModCount变量,而在ArrayList类中维护一个modCount变量(modCount是ArrayList实现AbstractList类得到成员变量)。其他集合(List、Set、Map)都与之类似。

Java并发-ConcurrentModificationException原因源码分析与解决办法

  当对集合进行添加或者删除操作时modCount的值都会进行modCount++操作,例如ArrayList中的remove()方法:

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
}

  当集合添加完值后,对集合进行遍历时才会创建Itr对象,这时候会执行int expectedModCount = modCount;操作,也就是说只要是在增加或删除后对集合进行遍历,那expectedModCount 与modCount永远是相等的。

  但是如果在遍历的过程中进行增加或删除操作那么modCount++,但是expectedModCount保存的还是遍历前的值,也就是expectedModCount和modCount的值是不相等的。

  遍历过程中会调用iterator的next()方法,next()方法方法会首先调用checkForComodification()方法来验证expectedModCount和modCount是否相等,因为之前做了增加或删除操作,modCount的值发生了变化,所以expectedModCount和modCount不相等,抛出ConcurrentModificationException异常。

public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}

二、单线程解决方案

1、迭代器删除

  在Itr类中也给出了一个remove()方法,通过调用Itr类的方法就可以实现而且不报错,例如下面代码:

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
list.remove("4");
//遍历2
Iterator<String> it = list.iterator();
for (; it.hasNext();) {
String value = it.next();
if (value.equals("3")) {
it.remove();
}
}

  在Itr类中remove()方法中,执行了expectedModCount = modCount操作,那么执行next()方法时expectedModCount和modCount肯定相等,Itr类中remove()方法的源码:

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();
}
}

2、其他的方式

 // 2 建一个集合,记录需要删除的元素,之后统一删除
List<string> templist = new ArrayList<string>();
for (String value : myList) {
if (value.equals( "3")) {
templist.remove(value);
}
}
// 可以查看removeAll源码,其中使用Iterator进行遍历
myList.removeAll(templist);
System. out.println( "List Value:" + myList.toString()); // 3. 使用线程安全CopyOnWriteArrayList进行删除操作
List<string> myList = new CopyOnWriteArrayList<string>();
myList.add( "1");
myList.add( "2");
myList.add( "3");
myList.add( "4");
myList.add( "5"); Iterator<string> it = myList.iterator(); while (it.hasNext()) {
String value = it.next();
if (value.equals( "3")) {
myList.remove( "4");
myList.add( "6");
myList.add( "7");
}
}
System. out.println( "List Value:" + myList.toString()); // 4. 不使用Iterator进行遍历,需要注意的是自己保证索引正常
for ( int i = 0; i < myList.size(); i++) {
String value = myList.get(i);
System. out.println( "List Value:" + value);
if (value.equals( "3")) {
myList.remove(value); // ok
i--; // 因为位置发生改变,所以必须修改i的位置
}
}

三、多线程解决方案

1、多线程下异常原因

  多线程下ArrayLis用Itr类中remove()方法也是会报异常的,Vector(线程安全)也会出现这种错误,具体原因如下:

  Itr是在遍历的时候创建的,也就是每个线程如果遍历都会得到一个expectedModCount ,expectedModCount 也就是每个线程私有的,假若此时有2个线程,线程1在进行遍历,线程2在进行修改,那么很有可能导致线程2修改后导致Vector中的modCount自增了,线程2的expectedModCount也自增了,但是线程1的expectedModCount没有自增,此时线程1遍历时就会出现expectedModCount不等于modCount的情况了。

2、尝试方案

(1) 在所有遍历增删地方都加上synchronized或者使用Collections.synchronizedList,虽然能解决问题但是并不推荐,因为增删造成的同步锁可能会阻塞遍历操作。
(2) 推荐使用ConcurrentHashMap或者CopyOnWriteArrayList。

3、CopyOnWriteArrayList使用注意

(1) CopyOnWriteArrayList不能使用Iterator.remove()进行删除。
(2) CopyOnWriteArrayList使用Iterator且使用List.remove(Object);会出现如下异常:

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4"); Iterator<String> it = list.iterator();
for (; it.hasNext();) {
String value = it.next();
if (value.equals("4")) {
it.remove(); // error
}
} Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList$COWIterator.remove(CopyOnWriteArrayList.java:1040)
at TestZzl.main(TestZzl.java:51)

4、最终解决方案

List<string> myList = new CopyOnWriteArrayList<string>();
myList.add( "1");
myList.add( "2");
myList.add( "3");
myList.add( "4");
myList.add( "5"); new Thread(new Runnable() { @Override
public void run() {
for (String string : myList) {
System.out.println("遍历集合 value = " + string); try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start(); new Thread(new Runnable() { @Override
public void run() {
for (int i = 0; i < myList.size(); i++) {
String value = myList.get(i); System.out.println("删除元素 value = " + value); if (value.equals( "3")) {
myList.remove(value);
i--; // 注意
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();

后续会具体分析一下CopyOnWriteArrayList

参考:

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

https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html

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