• 遍历并批量删除容器中元素出现ConcurrentModificationException原因及处置


    在以下四种遍历过程中,前两种会抛出ConcurrentModificationException,而后两种方法是正确的.

    Department类:

    package com.sitinspring;

    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.List;

    public class Department {
        private String name;

        private List<Member> memberSheet;

        public Department(String name) {
            this.name = name;
        }

        public void addMemer(Member member) {
            if (memberSheet == null) {
                memberSheet = new ArrayList<Member>();
            }

            memberSheet.add(member);
        }

        public void printMemberSheet() {
            System.out.println("----部门" + name + "人员名单---");

            for (Member member : memberSheet) {
                System.out.println(member);
            }
        }

        /**
         * 里面的四个清除过程请分别独立执行
         *
         
    */
        public void removeYoungerFromMemberSheet() {    
            // 遍历一:这个处理会抛出java.util.ConcurrentModificationException
            for (Member member : memberSheet) {
                if (member.getAge() < 30) {
                    memberSheet.remove(member);
                }
            }
            
            // 遍历二:这个处理也会抛出java.util.ConcurrentModificationException
            for (Iterator it = memberSheet.iterator(); it.hasNext();) {
                Member member = (Member) it.next();

                if (member.getAge() < 30) {
                    memberSheet.remove(member);
                }
            }
            
            // 遍历三:这个处理调用Iterator 本身的方法 remove(),会正常执行
            for (Iterator it = memberSheet.iterator(); it.hasNext();) {
                Member member = (Member) it.next();

                if (member.getAge() < 30) {
                    it.remove();
                }
            }
            
            // 遍历四:这个处理不依赖Iterator,也会正常执行
         for (int i = membeerSheet.size() - 1;i >= 0; i--) { 
                Member member = memberSheet.get(i); 

                if (member.getAge() < 30) { 
                         memberSheet.remove(member); 
               } 
        }

        public String toString() {
            return name;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public static void main(String[] args) {
            Department resarchDept = new Department("研发部门");
            resarchDept.addMemer(new Member("张三", 38));
            resarchDept.addMemer(new Member("李四", 24));
            resarchDept.addMemer(new Member("王五", 30));
            resarchDept.addMemer(new Member("钱七", 22));
            resarchDept.addMemer(new Member("孙八", 39));
            resarchDept.addMemer(new Member("周九", 30));

            resarchDept.removeYoungerFromMemberSheet();
            resarchDept.printMemberSheet();
        }
    }


    Member类:

    package com.sitinspring;

    public class Member{
        private String name;
        private int age;
        private Department department;
        
        public Member(String name,int age){
            this.name=name;
            this.age=age;
        }
        
        public String toString(){
            StringBuffer sb=new StringBuffer();
            sb.append("员工名="+name);
            sb.append(" 年龄="+age);
            
            if(department!=null){
                sb.append(" 所属部门="+department);
            }
            
            return sb.toString();
        }
        
        public void changeNewDepartment(Department newDepartment) {
            department.removeMemer(name);
            newDepartment.addMemer(this);
        }
        
        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setDepartment(Department department) {
            this.department = department;
        }
    }

    同样使用for(Object o:list)遍历时,对遍历出来的对象进行add/remove都会出现ConcurrentModificationException。

    由于含有 foreach 循环,对于 List 来说 foreach 循环编译之后会变成类似于这样的代码:

    for(Iterator<E> i = list.iterator(); i.hasNext(); );

    这里使用到了迭代器,对于 Vector 来说,iterator 方法是使用父类 AbstractList 中的,迭代器并没有同步,因此是线程不安全的,在迭代的时候如果集合数量有增加或者减少都会即可感知到,并抛出 ConcurrentModificationException 异常。

    对于 Collections 的 synchronizedCollection 或者 synchronizedList 方法包装过的集合来说,对 于 iterator() 方法是需要用户手工进行同步的,详见 Collections.synchronizedCollection 方法 的 API 文档。


    为什么会发生这样的结果呢?这是因为

    "当使用 fail-fast iterator 对 Collection 或 Map 进行迭代操作过程中尝试直接修改 Collection / Map 的内容时,即使是在单线程下运行, java.util.ConcurrentModificationException 异常也将被抛出。
    Iterator 是工作在一个独立的线程中,并且拥有一个 mutex 锁。 Iterator 被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表,当原来的对象数量发生变化时,这个索引表的内容不会同步改变,所以当索引指针往后移动的时候就找不到要迭代的对象,所以按照 fail-fast 原则 Iterator 会马上抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常。
    所以 Iterator 在工作的时候是不允许被迭代的对象被改变的。但你可以使用 Iterator 本身的方法 remove() 来删除对象, Iterator.remove() 方法会在删除当前迭代对象的同时维护索引的一致性。
    "

    java.util包中很多迭代器都是所谓的fail-fast迭代器.这些迭代器如果发现集合被修改,而且不是通过迭代器本身,那么抛出一个异常进行清除-ConcurrentModificationException-从而避免不安全行为的发生.

    在单线程中,解决这个问题:

    1、在单线程代码中如果通过Iterator.remove来删除时,不会抛出ConcurrentModificationException,如果直接从容器中删除的话就会抛出了。

    2、在iterator迭代位置增加synchronized(容器);
    因此,第三种采用it.remove();不会出现任何异常,而第四不依赖于Iterator而依赖于索引当然更不会出现异常.但这只是在单线程环境,

    如果是多线程环境下,还是会存在上述问题。

    要在多线程环境中解决这一问题:

    1、使用克隆容器,并在副本上进行迭代。由于克隆过程中需要加锁,存在显著的性能开销,这个方式取决于容器的大小,每个元素上执行的操作,迭代操作相对于容器其他操作的调用频率,以及在响应时间和吞吐量等方面的要求;

    2、就需要使用 java.util.concurrent 中的任何集合都是经过精心设计的,无论迭代、增加、删除都是线程而全的,而且在迭代时不会抛了 ConcurrentModificationException 的异常。ConcurrentHaspMap、CopyOnWriteArrayList。

    ConcurrentHaspMap:同步容器类在执行每个操作期间都持有一个锁,与HashMap一样,也是基于散列的Map,但它使用了一种完全不同的加锁策略来提供更高的并发性和伸缩性。ConcurrentHashMap和其他并发容器类一起增强了同步容器类:它们提供的迭代器不会抛出ConcurrentModificationException,因此不需要再迭代过程中队容器加锁。

     CopyOnWriteArrayList:用于替代同步List,在某些情况下提供了更好的并发性能,并且在迭代期间不需要对容器进行加锁或复制。(雷似的,CopyOnWriteArraySet的作用是替代同步Set)。“写入时复制(Copy-On—Write)“容器的线程安全性在于,只要正确的发布一个事实不可变的对象,那么在访问该对象时就不再需要进一步的同步。在每次修改时,都会创建并重新发布一个新的容器副本,从而实现可变性。”写入时复制“容器的迭代器保留一个指向底层基础数组的引用。这个数组当前位于迭代器的起始位置,由于它不会被修改,因此 在对其进行同步时只需要确保数组内容的可见性。因此,多个线程可以同时对这个容器进行迭代,而不会彼此干扰或者与修改容器的线程相互干扰。

    显然,每当修改容器时都会复制底层数组,这需要一定的开销,特别是当容器的规模较大时,仅当迭代操作远远多于修改操作时,才应该用”写入时复制“容器。这个准则很好地描述了许多事件通知系统:在分发通知时需要迭代已注册监听器链表,并调用每一个监听器,在大多数情况下,注册和注销事件监听器的操作远少于接收事件通知的操作。

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