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Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

 android之情殤 2015-09-17

Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

　　在前面一篇文章中提到,，對Vector,、ArrayList在迭代的時候如果同時對其進行修改就會拋出java.util.ConcurrentModificationException異常。下面我們就來討論以下這個異常出現(xiàn)的原因以及解決辦法,。

　　以下是本文目錄大綱：

　　一.ConcurrentModificationException異常出現(xiàn)的原因

　　二.在單線程環(huán)境下的解決辦法

　　三.在多線程環(huán)境下的解決方法

　　若有不正之處請多多諒解,，并歡迎批評指正

　　請尊重作者勞動成果，轉(zhuǎn)載請標(biāo)明原文鏈接：

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

一.ConcurrentModificationException異常出現(xiàn)的原因

　　先看下面這段代碼：

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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);
        }
    }
}

 　　運行結(jié)果：

　　

　　從異常信息可以發(fā)現(xiàn),，異常出現(xiàn)在checkForComodification()方法中,。

　　我們不忙看checkForComodification()方法的具體實現(xiàn)，我們先根據(jù)程序的代碼一步一步看ArrayList源碼的實現(xiàn)：

　　首先看ArrayList的iterator()方法的具體實現(xiàn),，查看源碼發(fā)現(xiàn)在ArrayList的源碼中并沒有iterator()這個方法,，那么很顯然這個方法應(yīng)該是其父類或者實現(xiàn)的接口中的方法，我們在其父類AbstractList中找到了iterator()方法的具體實現(xiàn),，下面是其實現(xiàn)代碼：

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public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

 　　從這段代碼可以看出返回的是一個指向Itr類型對象的引用,，我們接著看Itr的具體實現(xiàn)，在AbstractList類中找到了Itr類的具體實現(xiàn),，它是AbstractList的一個成員內(nèi)部類,，下面這段代碼是Itr類的所有實現(xiàn)：

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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();
    }
}

 　　首先我們看一下它的幾個成員變量：

　　cursor：表示下一個要訪問的元素的索引，從next()方法的具體實現(xiàn)就可看出

　　lastRet：表示上一個訪問的元素的索引

　　expectedModCount：表示對ArrayList修改次數(shù)的期望值,，它的初始值為modCount,。

　　modCount是AbstractList類中的一個成員變量

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protected transient int modCount = 0;

 　　該值表示對List的修改次數(shù)，查看ArrayList的add()和remove()方法就可以發(fā)現(xiàn),，每次調(diào)用add()方法或者remove()方法就會對modCount進行加1操作,。

　　好了，到這里我們再看看上面的程序：

　　當(dāng)調(diào)用list.iterator()返回一個Iterator之后,，通過Iterator的hashNext()方法判斷是否還有元素未被訪問,，我們看一下hasNext()方法，hashNext()方法的實現(xiàn)很簡單：

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public boolean hasNext() {
    return cursor != size();
}

 　　如果下一個訪問的元素下標(biāo)不等于ArrayList的大小,，就表示有元素需要訪問,，這個很容易理解，如果下一個訪問元素的下標(biāo)等于ArrayList的大小,，則肯定到達末尾了,。

　　然后通過Iterator的next()方法獲取到下標(biāo)為0的元素,，我們看一下next()方法的具體實現(xiàn)：

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public E next() {
    checkForComodification();
 try {
    E next = get(cursor);
    lastRet = cursor++;
    return next;
 } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    checkForComodification();
    throw new NoSuchElementException();
 }
}

 　　這里是非常關(guān)鍵的地方：首先在next()方法中會調(diào)用checkForComodification()方法，然后根據(jù)cursor的值獲取到元素,，接著將cursor的值賦給lastRet,，并對cursor的值進行加1操作。初始時,，cursor為0,，lastRet為-1，那么調(diào)用一次之后,，cursor的值為1,，lastRet的值為0。注意此時,，modCount為0,，expectedModCount也為0。

　　接著往下看,，程序中判斷當(dāng)前元素的值是否為2,，若為2，則調(diào)用list.remove()方法來刪除該元素,。

　　我們看一下在ArrayList中的remove()方法做了什么：

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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
}

 　　通過remove方法刪除元素最終是調(diào)用的fastRemove()方法,，在fastRemove()方法中，首先對modCount進行加1操作（因為對集合修改了一次）,，然后接下來就是刪除元素的操作,，最后將size進行減1操作，并將引用置為null以方便垃圾收集器進行回收工作,。

　　那么注意此時各個變量的值：對于iterator,，其expectedModCount為0，cursor的值為1,，lastRet的值為0,。

　　對于list，其modCount為1,，size為0,。

　　接著看程序代碼，執(zhí)行完刪除操作后,，繼續(xù)while循環(huán),，調(diào)用hasNext方法()判斷，由于此時cursor為1,，而size為0,，那么返回true，所以繼續(xù)執(zhí)行while循環(huán),，然后繼續(xù)調(diào)用iterator的next()方法：

　　注意,，此時要注意next()方法中的第一句：checkForComodification()。

　　在checkForComodification方法中進行的操作是：

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final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
    throw new ConcurrentModificationException();
}

 　　如果modCount不等于expectedModCount,，則拋出ConcurrentModificationException異常,。

　　很顯然，此時modCount為1,，而expectedModCount為0,，因此程序就拋出了ConcurrentModificationException異常。

　　到這里,，想必大家應(yīng)該明白為何上述代碼會拋出ConcurrentModificationException異常了,。

　　關(guān)鍵點就在于：調(diào)用list.remove()方法導(dǎo)致modCount和expectedModCount的值不一致。

　　注意,，像使用for-each進行迭代實際上也會出現(xiàn)這種問題,。

二.在單線程環(huán)境下的解決辦法

　　既然知道原因了，那么如何解決呢,？

　　其實很簡單,，細心的朋友可能發(fā)現(xiàn)在Itr類中也給出了一個remove()方法：

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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();
    }
}

 　　在這個方法中，刪除元素實際上調(diào)用的就是list.remove()方法,，但是它多了一個操作：

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expectedModCount = modCount;

 　　因此,，在迭代器中如果要刪除元素的話，需要調(diào)用Itr類的remove方法,。

　　將上述代碼改為下面這樣就不會報錯了：

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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();   //注意這個地方
        }
    }
}

三.在多線程環(huán)境下的解決方法

　　上面的解決辦法在單線程環(huán)境下適用,，但是在多線程下適用嗎？看下面一個例子：

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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();
    }
}

 　　運行結(jié)果：

　　

　　有可能有朋友說ArrayList是非線程安全的容器,，換成Vector就沒問題了,，實際上換成Vector還是會出現(xiàn)這種錯誤。

　　原因在于,，雖然Vector的方法采用了synchronized進行了同步,，但是由于Vector是繼承的AbstarctList，因此通過Iterator來訪問容器的話,，事實上是不需要獲取鎖就可以訪問,。那么顯然，由于使用iterator對容器進行訪問不需要獲取鎖,，在多線程中就會造成當(dāng)一個線程刪除了元素,，由于modCount是AbstarctList的成員變量，因此可能會導(dǎo)致在其他線程中modCount和expectedModCount值不等,。

　　就比如上面的代碼中,，很顯然iterator是線程私有的，

　　初始時,，線程1和線程2中的modCount,、expectedModCount都為0,，

　　當(dāng)線程2通過iterator.remove()刪除元素時，會修改modCount值為1,，并且會修改線程2中的expectedModCount的值為1,，

　　而此時線程1中的expectedModCount值為0，雖然modCount不是volatile變量,，不保證線程1一定看得到線程2修改后的modCount的值,，但是也有可能看得到線程2對modCount的修改，這樣就有可能導(dǎo)致線程1中比較expectedModCount和modCount不等,，而拋出異常,。

　　因此一般有2種解決辦法：

　　1）在使用iterator迭代的時候使用synchronized或者Lock進行同步；

　　2）使用并發(fā)容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector,。

　　關(guān)于并發(fā)容器的內(nèi)容將在下一篇文章中講述,。

　　參考資料：

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

　　http://www./kf/201403/286536.html

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