Java中ArrayList循环遍历并删除元素的陷阱

ava中的ArrayList循环遍历并且删除元素时经常不小心掉坑里，昨天又碰到了，感觉有必要单独写篇文章记一下。

先写个测试代码：

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListRemove {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("a");
        list.add("bb");
        list.add("bb");
        list.add("ccc");
        list.add("ccc");
        list.add("ccc");

        remove(list);

        for (String s : list) {
            System.out.println("element : " + s);
        }
    }

    public static void remove(ArrayList<String> list) {
        // TODO:
    }
}

错误写法示例一：

public static void remove(ArrayList<String> list) {
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        String s = list.get(i);
        if (s.equals("bb")) {
            list.remove(s);
        }
    }
}

这种最普通的循环写法执行后会发现有一个“bb”的字符串没有删掉。

错误写法示例二：

public static void remove(ArrayList<String> list) {
    for (String s : list) {
        if (s.equals("bb")) {
            list.remove(s);
        }
    }
}

这种for each写法会发现报出著名的并发修改异常java.util.ConcurrentModificationException。

要分析产生上述错误现象的原因唯有翻一翻jdk的ArrayList源码，先看下ArrayList中的remove方法（注意ArrayList中的remove有两个同名方法，只是入参不同，这里看的是入参为Object的remove方法）是怎么实现的：

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;
}

按一般执行路径会走到else路径下最终调用faseRemove方法：

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
}

可以看到会执行System.arraycopy方法，导致删除元素时涉及到数组元素的移动。针对错误写法一，在遍历第二个元素字符串bb时因为符合删除条件，所以将该元素从数组中删除，并且将后一个元素移动（也是字符串bb）至当前位置，导致下一次循环遍历时后一个字符串bb并没有遍历到，所以无法删除。

针对这种情况可以倒序删除的方式来避免：

public static void remove(ArrayList<String> list) {
    for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
        String s = list.get(i);
        if (s.equals("bb")) {
            list.remove(s);
        }
    }
}

因为数组倒序遍历时即使发生元素删除也不影响后序元素遍历。

而错误二产生的原因却是foreach写法是对实际的Iterable、hasNext、next方法的简写，问题同样处在上文的fastRemove方法中，可以看到第一行把modCount变量的值加一，但在ArrayList返回的迭代器（该代码在其父类AbstractList中）：

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

这里返回的是AbstractList类内部的迭代器实现private class Itr implements Iterator<E>，看这个类的next方法：

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

第一行checkForComodification方法：

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

这里会做迭代器内部修改次数检查，因为上面的remove(Object)方法把修改了modCount的值，所以才会报出并发修改异常。要避免这种情况的出现则在使用迭代器迭代时（显示或foreach的隐式）不要使用ArrayList的remove，改为用Iterator的remove即可。

public static void remove(ArrayList<String> list) {
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        String s = it.next();
        if (s.equals("bb")) {
            it.remove();
        }
    }
}