Java中的fail fast

不知道到大家在操作Java集合类的时候有没有遇到过ConcurrentModificationException异常，反正我是遇到过，今天就来聊一下这个异常的缘起缘灭。

fail fast

上述异常都是由这个叫做fail fast的机制导致的，fail fast是Java集合类的一种异常检测机制，当多个线程并发修改一个集合类的结构时，就有可能触发上述异常。我们以ArrayList为例来探究一下。

ArrayList中有一个成员变量叫做modCount，jdk8文档里面是这么介绍它的：

The number of times this list has been structurally modified. Structural modifications are those that change the size of the list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in progress may yield incorrect results.

This field is used by the iterator and list iterator implementation returned by the iterator and listIterator methods. If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list iterator) will throw a ConcurrentModificationException in response to the next, remove, previous, set or add operations. This provides fail-fast behavior, rather than non-deterministic behavior in the face of concurrent modification during iteration.

大概意思就是说：它是用来记录这个list被结构性修改的次数，所谓结构性修改指的是那些让它的大小发生改变的操作。并且，这个字段是被iterator使用的。

iterator

我们再来看下iterator. 我们在集合类中一般是这样使用集合类的：

可以发现，它这里有两种方法，一种是iterator,还有一种是listIterator，有iterator方法很好理解，是因为ArrayList实现了Iterable接口，而iterator方法就是这个接口里的方法

Iterable接口

这三个方法定义如下：

可以看到，两个listIterator()方法返回的是一个ListItr对象，iterator方法返回的是一个Itr对象。我们来看下这两个对象有什么区别：

Itr对象

ListItr对象

看来这两个内部类在AbstractList中就有了，只不过在这里进行了优化。下面这张类图就很能说说明问题了：

可以看出，ListItr就相当于是专门给list做的一个iterator,提供了一些下标访问的方法，但是平时用的还是比较少。

好，看完了iterator,我们来正式看下ConcurrentModificationException是怎么肥四

`ConcurrentModificationException`

fail fast出现在哪里的，根据上述问的描述，出现在发生结构性修改的地方，好，我们看一下add(),remove()的代码：

可以看到，发生结构性修改的地方，都会有modount++的操作。可是这里也没有看到抛出异常的代码呀。别急，其实都藏在Iterator里面，这里以内部类Itr为例：

请注意图中我圈出来的地方，这个内部类有个字段叫做expectedModCount，顾名思义就是期望被修改的次数，它被赋值成modCount，然后，对于这个内部类里面的每一个方法，都包含了一个叫做checkForComodification()的方法，这个方法做了什么呢？

可以看到，它做的事情就是比较modCount和expectModCount是否相等，不等的话就抛出这个异常。在Itr类里面，只有一个地方修改了expectedModCount类：

那么什么时候他俩才会不等呢？

这个内部类里面对expectedModCount初始化的值就是modCount的值，如果说要不等，那么可能有这么两种情况：

修改了expectedModCount，没有修改modCount
修改了modCouont，没有修改expectedModCount

其实看到这里，我们的疑惑大概也就解开了，在Itr类里面，对expectedModCount的修改只有上面那一处，而且还是将modCount赋值给他，这意味着，要发生这个异常，只能是我们在别处（Iterator以外的地方）对list进行了结构性修改，这时候只改了modCount，然后又使用Itr进行遍历操作，这时候这两个值就不相等了，这里推荐阅读H大的这篇文章，讲的很清楚：为什么阿里巴巴禁止在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作

当然了，上述只是发生这个异常的一种原因啦，其实查看源代码你会发现其他地方也有这个异常，比如你使用多线程进行遍历或者修改的时候，因为数组越界也有可能触发这个异常。