ConcurrentModificationException异常原因和解决方法
首先看一下一个例子举出 ConcurrentModificationException 的出现场景：
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(){
{
add(1);
add(2);
add(3);
}
};
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
list.add(4);
}
}
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ConcurrentModificationException 中文意思就是并发修改异常，存在于并发使用 Iterator 时出现的时候，那这个异常是为什么会出现的呢？这个涉及到 fast-fail 机制（快速失败），可以提前预料遍历失败情况，防止数组越界异常，我们看一下源代码：
ArrayList 源代码
ArrayList 类的源代码
我们看一下 remove 和 add 方法：
public boolean remove(Object o) {
//先判断是否为空
if (o == null) {
//遍历查询
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//遍历查询
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
private void fastRemove(int index) {
//修改 modCount 值，变量类似版本
modCount++;
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
}
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//拷贝后面的值
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//添加元素
elementData[index] = element;
size++;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//修改 modCount 值，变量类似版本
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
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ArrayList 内部类 Itr 的源代码
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
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 {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
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- cursor：表示下一个要访问的元素的索引，从next()方法的具体实现就可看出
- lastRet：表示上一个访问的元素的索引
- expectedModCount：表示对ArrayList修改次数的期望值，它的初始值为modCount。
modCount 是在 ArrayList 中赋值的，并且初始值为 0，在 add 和 remove 的时候（修改元素的时候）会增加 1，
我们看一下 hasNext 方法，在方法中的 size 是 ArrayList 中的变量，这个 ConcurrentModificationException 异常存在的原因之一就在这个方法体现出来了，在多线程的情况下，如果使用迭代器遍历时，ArrayList数组元素变少导致 cursor > size，然后数组越界。
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
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在正常情况下当 cursor == size代表已经到数组尽头了。我们再看一下 next 方法：
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];
}
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next 方法中先是判断了 modCount 是否等于 expectedModCount，不相等则抛出 并发修改异常，否则取到游标，然后判断游标是否大于数组长度或者元素个数。最后游标加一，然后返回数的同时使 lastRet 等于 i。我们再看一下 remove 方法：
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();
}
}
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其实就是在 remove 掉元素的时候更新下自己的 expectedModCount。注意的是remove后 lastRet 会变成 -1，也就是不能连续 remove 两次，因为在 next 中检查了 lastRet 的值不能小于 0。
解决方案
单线程的解决方案：
- 使用 Itr 类中也给出的 remove() 方法：因为 Iterator 的 remove 会更新 expectedModCount 的值。
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(){
{
add(1);
add(2);
add(3);
}
};
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
iterator.remove();
}
}
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多线程的解决方案：
private static List<Integer> LIST = new ArrayList<Integer>(){
{
add(1);
add(2);
add(3);
}
};
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
Iterator<Integer> iterator = LIST.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
iterator.remove();
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(400);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
LIST.add(4);
}).start();
}
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有可能有朋友说ArrayList是非线程安全的容器，换成Vector就没问题了，实际上换成Vector还是会出现这种错误。
原因在于，虽然Vector的方法采用了synchronized进行了同步，但是实际上通过Iterator访问的情况下，每个线程里面返回的是不同的iterator，也即是说expectedModCount是每个线程私有。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。
因此一般有2种解决办法：
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在使用iterator迭代的时候使用synchronized或者Lock进行同步；
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使用并发容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector。