簡(jiǎn)介
我們知道Java中Collection接口下的很多集合都是線程不安全的, 比如 java.util.ArrayList不是線程安全的, 因此如果在使用迭代器的過(guò)程中有其他線程修改了list，那么將拋出ConcurrentModificationException，這就是所謂fail-fast策略。
這一策略在源碼中的實(shí)現(xiàn)是通過(guò) modCount 域，modCount 顧名思義就是修改次數(shù)，對(duì)ArrayList 內(nèi)容的修改都將增加這個(gè)值，那么在迭代器初始化過(guò)程中會(huì)將這個(gè)值賦給迭代器的 expectedModCount。在迭代過(guò)程中，判斷 modCount 跟 expectedModCount 是否相等，如果不相等就表示已經(jīng)有其他線程修改了 list
注意到 modCount 聲明為 volatile，保證線程之間修改的可見性。
modCount和expectedModCount
modCount和expectedModCount是用于表示修改次數(shù)的，其中modCount表示集合的修改次數(shù)，這其中包括了調(diào)用集合本身的add, remove, clear方法等修改方法時(shí)進(jìn)行的修改和調(diào)用集合迭代器的修改方法進(jìn)行的修改。而expectedModCount則是表示迭代器對(duì)集合進(jìn)行修改的次數(shù)。
設(shè)置expectedModCount的目的就是要保證在使用迭代器期間，list對(duì)象只能有這一個(gè)迭代器對(duì)list進(jìn)行修改。
在創(chuàng)建迭代器的時(shí)候會(huì)把對(duì)象的modCount的值傳遞給迭代器的expectedModCount：
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private class ListItr implements ListIterator<E> { private Node<E> lastReturned; private Node<E> next; private int nextIndex; private int expectedModCount = modCount; |
如果創(chuàng)建多個(gè)迭代器對(duì)一個(gè)集合對(duì)象進(jìn)行修改的話，那么就會(huì)有一個(gè)modCount和多個(gè)expectedModCount，且modCount的值之間也會(huì)不一樣，這就導(dǎo)致了moCount和expectedModCount的值不一致，從而產(chǎn)生異常：
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public E next() { checkForComodification(); if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next; next = next.next; nextIndex++; return lastReturned.item; } |
上面的代碼中的checkForComodification會(huì)檢查modCount和expectedModCount的值是否一致，不一致則拋出異常。
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final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); |
modCount是如何被修改的
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// 添加元素到隊(duì)列最后public boolean add(E e) { // 修改modCount ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true;}// 添加元素到指定的位置public void add(int index, E element) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: "+index+", Size: "+size); // 修改modCount ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++;}// 添加集合public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; // 修改modCount ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); size += numNew; return numNew != 0;}// 刪除指定位置的元素public E remove(int index) { RangeCheck(index); // 修改modCount modCount++; E oldValue = (E) elementData[index]; int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // Let gc do its work return oldValue;}// 快速刪除指定位置的元素private void fastRemove(int index) { // 修改modCount 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}// 清空集合public void clear() { // 修改modCount modCount++; // Let gc do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0;} |
也就是在對(duì)集合進(jìn)行數(shù)據(jù)的增刪的時(shí)候都會(huì)執(zhí)行modcount++, 那么如果一個(gè)線程還在使用迭代器遍歷這個(gè)list的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)異常, 發(fā)生 fail-fast(快速失敗)
fail-fast(快速失敗)和fail-safe(安全失敗)比較
Iterator的快速失敗是基于對(duì)底層集合做拷貝是淺拷貝，因此，它受源集合上修改的影響。java.util包下面的所有的集合類都是快速失敗的
而java.util.concurrent包下面的所有的類都是使用鎖實(shí)現(xiàn)安全失敗的。
快速失敗的迭代器會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常，而安全失敗的迭代器永遠(yuǎn)不會(huì)拋出這樣的異常。
fail-fast解決什么問題
fail-fast機(jī)制，是一種錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。
它只能被用來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤，因?yàn)镴DK并不保證fail-fast機(jī)制一定會(huì)發(fā)生。只是在多線程環(huán)境下告訴客戶端發(fā)生了多線程安全問題.
所以若在多線程環(huán)境下使用fail-fast機(jī)制的集合，建議使用“java.util.concurrent包下的類”去取代“java.util包下的類”。
如何解決fail-fast事件
ArrayList對(duì)應(yīng)的CopyOnWriteArrayList進(jìn)行說(shuō)明。我們先看看CopyOnWriteArrayList的源碼：
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public class CopyOnWriteArrayList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { ... // 返回集合對(duì)應(yīng)的迭代器 public Iterator<E> iterator() { return new COWIterator<E>(getArray(), 0); } ... private static class COWIterator<E> implements ListIterator<E> { private final Object[] snapshot; private int cursor; private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; // 新建COWIterator時(shí)，將集合中的元素保存到一個(gè)新的拷貝數(shù)組中。 // 這樣，當(dāng)原始集合的數(shù)據(jù)改變，拷貝數(shù)據(jù)中的值也不會(huì)變化。 snapshot = elements; } public boolean hasNext() { return cursor < snapshot.length; } |
CopyOnWriteArrayList是自己實(shí)現(xiàn)Iterator, 并且CopyOnWriteArrayList的Iterator實(shí)現(xiàn)類中，沒有所謂的checkForComodification()，更不會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常
CopyOnWriteArrayList在進(jìn)行新建COWIterator時(shí)，將集合中的元素保存到一個(gè)新的拷貝數(shù)組中。這樣，當(dāng)原始集合的數(shù)據(jù)改變，拷貝數(shù)據(jù)中的值也不會(huì)變化。
總結(jié)
到此這篇關(guān)于Java集合中的fail-fast(快速失敗)機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java集合fail-fast(快速失敗)機(jī)制內(nèi)容請(qǐng)搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！
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