Java 集合框架04-fail-fast总结

上一篇我们介绍了ArrayList的相关源码，这篇我们将了解一下fail-fast机制的相关知识

fail-fast的简介

fail-fast的相关示例

fail-fast的解决办法

fail-fast的原理

解决fail-fast的原理

fail-fast的简介

fail-fast机制是java 集合的一种错误机制。 当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就会产生fail-fast事件。

例如：当线程A通过iterator迭代器(或者 For和RandomAccess)来访问集合时，线程B对集合的内容进行了修改，则线程A在访问集合时就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。

fail-fast的相关示例

package com.jay.collection; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; /** * Created by xiang.wei on 2018/3/4 * * @author xiang.wei */ public class FailFastTest { /** * */ private static List globalList = new ArrayList(); /** * 线程one,two,three同时启动，线程one向globalList中添加元素0，1，2，3，4，5，然后遍历打印 * 线程two 与此同时也向globalList中添加元素10，11，12，13，14，15，然后遍历打印， * 线程three 同时也在移除globalList中元素0，1，2，3，4，5，然后遍历打印 * */ public static void main(String[] args) { new ThreadOne().start(); new ThreadTwo().start(); new ThreadThree().start(); } /** * 向globalList中添加元素0，1，2，3，4，5，然后遍历打印 */ private static class ThreadOne extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 6; i++) { globalList.add(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } /** * 向globalList中添加元素10，11，12，13，14，15，然后遍历打印 */ private static class ThreadTwo extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 10; i < 16; i++) { globalList.add(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } /** * 移除globalList中元素0，1，2，3，4，5，然后遍历打印 */ private static class ThreadThree extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 6; i++) { globalList.remove(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } private static void printAll(List testList) { Iterator testIter = testList.iterator(); while (testIter.hasNext()) { System.out.println((testIter.next())); } } }

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fail-fast的解决办法

按照Java api文档的建议，在多线程环境中我们需要选用java.util.concurrent包下的CopyOnWriteArrayList集合，

即将

private static List globalList = new ArrayList();

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替换成

private static List globalList = new CopyOnWriteArrayList();

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fail-fast的原理

我们此处以ArrayList为例，其Iterator的实现是在AbstractList中

private class Itr implements Iterator { int cursor = 0; int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") 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]; } public void remove() { if (lastRet < 0) 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(); }

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首先，定义一个实例变量

protected transient int modCount = 0;

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当实例化一个迭代器Itr时，会将modCount的值赋给expectedModCount，以后每次迭代时都会检查这两个值是否相等，如果不相等则会抛出ConcurrentModificationException。显然，expectedModCount不会改变，那么哪些操作会修改modCount的值呢？

（ps: 这也解释了为啥iterator为啥可以直接移除当前元素）

public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { //增加modCount的值 modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } public E remove(int index) { rangeCheck(index); //增加modCount的值 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; }

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从上述源码中我们可以看出 add，remove方法修改modCount的值。

解决fail-fast的原理

我们接着看看CopyOnWriteArrayList是如何解决fail-fast的问题的。

首先CopyOnWriteArrayList的定义

public class CopyOnWriteArrayList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

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CopyOnWriteArrayList直接实现了List,其iterator的迭代器COWIterator是在自身类实现的。

static final class COWIterator implements ListIterator { private final Object[] snapshot; /** Index of element to be returned by subsequent call to next. */ private int cursor; private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; snapshot = elements; } public boolean hasNext() { return cursor < snapshot.length; } public boolean hasPrevious() { return cursor > 0; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { if (! hasNext()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[cursor++]; }

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(01) 和ArrayList继承于AbstractList不同，CopyOnWriteArrayList没有继承于AbstractList，它仅仅只是实现了List接口。

(02) ArrayList的iterator()函数返回的Iterator是在AbstractList中实现的；而CopyOnWriteArrayList是自己实现Iterator。

(03) ArrayList的Iterator实现类中调用next()时，会“调用checkForComodification()比较‘expectedModCount’和‘modCount’的大小”；但是，CopyOnWriteArrayList的Iterator实现类中，没有所谓的checkForComodification()，更不会抛出ConcurrentModificationException异常！

引用

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308762.html

Java 任务调度

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