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fail-fast机制，即快速失败机制，是java集合框架中的一种错误检测机制。多线程下用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除），则会抛出Concurrent Modification Exception。fail-fast机制并不保证在不同步的修改下一定会抛出异常，这种机制一般仅用于检测bug。
那么在实际测试代码当中是如何表现的呢？
先说结论：在用for遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除），则会抛出ConcurrentModificationException。在单线程下用迭代器遍历修改，则不会报错。在多线程环境下则会报错。
原理：迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。
这里异常的抛出条件是检测到 modCount!=expectedmodCount这个条件。如果集合发生变化时修改modCount值刚好又设置为了expectedmodCount值，则异常不会抛出。因此，不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的bug。
我们来检测单线程下用增强for循环来更新数据会不会报错：
import java.util.*;
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for(int i=0;i<10;i++) {
list.add(i);
}
for(int n:list){
if(n==6){
list.set(n, 16);
}
}
System.out.println(list.toString());
}
输出是[0, 1, 2, 3, 4, 5, 16, 7, 8, 9]
那如果在遍历中删除参数呢?
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for(int i=0;i<10;i++) {
list.add(i);
}
for(int n:list){
if(n==6){
list.remove(n);
}
}
System.out.println(list.toString());
}
->Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
这是为什么呢？让我们来看看set的源码：
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
我们发现，进行set操作的时候，modCount并没有自增，所以不会报错。
那如果用迭代器进行遍历remove呢?
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for(int i=0;i<10;i++) {
list.add(i);
}
Iterator<Integer> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
if (it.next() == 6) {
it.remove();
}
}
System.out.println(list.toString());
}
->[0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9]
这是因为：
- 迭代器是作为当前集合的内部类实现的，当迭代器创建的时候保持了当前集合的引用；
- 集合内部维护一个int变量modCount，用来记录集合被修改的次数，比如add，remove等都会使该字段递增；
- modCount这个参数记录了某个List改变大小的次数，如果modCount改变的不符合预期，那么就会抛出异常。
- 迭代器内部也维护着当前集合的修改次数的字段，迭代器创建时该字段初始化为集合的modCount值
- 当每一次迭代时，迭代器会比较迭代器维护的字段和modCount的值是否相等，如果不相等就抛ConcurrentModifiedException异常；
- 当然，如果用迭代器调用remove方法，那么集合和迭代器维护的修改次数都会递增，以保持两个状态的一致。
如下面ArrayList继承的AbstractList源码所示：
- 定义了modCount
protected transient int modCount = 0;
ArrayList源码：
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1,
elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
可以发现进行remove操作时变量modCount自增了
Ps：java.util包下的集合类都是采用快速失败机制的，不能在多线程下发生并发修改（迭代过程中被修改）。
安全失败（fail—safe）
采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。
原理：由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历，所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发Concurrent Modification Exception。
缺点：基于拷贝内容的优点是避免了Concurrent Modification Exception，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。
Ps：java.util.concurrent包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。
