科技改變生活 · 科技引領未來
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1、foreach遍歷ArrayList過程中使用add和remove我們先來看看使用foreach遍歷ArrayList過程中使用add和remove會出現什么樣子的結果，然后再分析一下。publicstaticvoidmain(Stri
1、foreach遍歷ArrayList過程中使用 add 和 remove
我們先來看看使用foreach遍歷ArrayList過程中使用 add 和 remove 會出現什么樣子的結果，然后再分析一下。
public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 20; i++) { list.add(i); } for (Integer j : list) { if (j.equals(3)) { list.remove(3); } System.out.println(j); } } 運行結果：
0 1 2 3 Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:911) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:861) at test.Test.main(Test.java:12)結果是出現了ConcurrentModificationException 異常，追蹤下拋出異常的位置（ArrayList.java:911）
final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }結果是出現了ConcurrentModificationException 異常，追蹤下拋出異常的位置（ArrayList.java:911）
final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }這個地方告訴我們如果 modCount 不等于 expectedModCount 的時候，就會拋出這個異常信息，那么這兩個參數都代表了什么東西呢？為什么不相等的時候，就會出現異常呢？
2、追根溯源
2.1、modCount是什么？
這時候就要讓我們去看源碼了，在我們點到這個變量的時候，就會有注釋告訴我們了 modCount 是 AbstractList 類中的一個成員變量，該值表示對List的修改次數。
這時候我們來看看 remove 方法中是否對這個變量進行了增減。
大家可以看到，在 remove 的方法中，實際上只是對 modCount 進行了++，那 expectedModCount 又是個什么東西呢？
2.2、expectedModCount 是什么？
expectedModCount 是 ArrayList 中的一個內部類——Itr中的成員變量，我們來看下怎么又扯出個內部類Itr。
通過反編譯可以發現foreach編譯后內部是使用迭代器實現的。
迭代器是通過list.iterator()實例化的，list.iterator()就返回了一個內部類Itr的對象，從源碼中可以看到Itr實現了Iterator接口，同時聲明了expectedModCount這個成員變量， expectedModCount 表示對ArrayList修改次數的期望值，它的初始值為 modCount。
2.3、熟悉的checkForComodification方法
從源碼可以看到這個類的next和remove方法里面都調用了一個checkForComodification方法，看到checkForComodification是不是很熟悉，這不就是異常的拋出位置嗎。
checkForComodification方法是通過判斷modCount和expectedModCount是否相等來決定是否拋出并發修改異常。
2.4、流程回顧
通過查看編譯后的class文件，可以看出大致流程如下：當j為3時，調用了remove方法，remove方法中修改了modCount值，然后再輸出j值，再進入下一次循環，此時hasNext為true，進入循環體第一行代碼，調用next方法，next方法再調用checkForComodification方法，然后發現expectedModCount和modCount不一致，最終拋出ConcurrentModificationException 異常。
也就是說，expectedModCount 初始化為 modCount 了，但是后面 expectedModCount 沒有修改，而在 remove 和 add 的過程中修改了modCount ，這就導致了執行的時候，通過 checkForComodification 方法來判斷兩個值是否相等，如果相等了，那么沒問題，如果不相等，那就給你拋出一個異常來。
而這也就是我們通俗說起來的 fail-fast 機制，也就是快速檢測失敗機制。
3、避免fail-fast 機制
3.1、使用listIterator或iterator
fail-fast 機制也是可以避免的，比如再拿出來我們上面的代碼
public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } System.out.println("沒有刪除元素前"+list.toString()); // 迭代器使用listIterator和iterator均可 ListIterator listIterator = list.listIterator(); while(listIterator.hasNext()){ Integer integer = listIterator.next(); if(integer==3){ listIterator.remove(); listIterator.add(9); } } System.out.println("刪除元素后"+list.toString()); } 這樣的話，你就發現是可以運行的，也是沒有問題的，我們看運行結果：
沒有刪除元素前[0, 1, 2, 3, 4] 刪除元素后[0, 1, 2, 9, 4]結果也是顯而易見的，我們實現了在 foreach 中進行 add 和 remove 的操作.
這里有個注意點，迭代器使用listIterator和iterator均可，看源碼可以知道 listIterator其實使用的ListItr內部類，ListItr是繼承了Itr類的，同時自己封了一些方法，例如add，hasPrevious，previous等等。所以代碼中的remove方法是Itr類的，add方法是ListItr類的
listIterator和iterator區別：
3.2、使用CopyOnWriteArrayList
CopyonWriteArrayList 這個類也是能解決 fail-fast 的問題的，我們來試一下：
public static void main(String[] args) { CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { list.add(i); } System.out.println("沒有刪除元素前"+list.toString()); for (Integer integer : list) { if(integer.equals(3)){ list.remove(3); list.add(9); } } System.out.println("刪除元素后"+list.toString()); } 運行結果：
沒有刪除元素前[0, 1, 2, 3, 4] 刪除元素后[0, 1, 2, 4, 9]CopyOnWriteArrayList實現了對這個元素中間進行移除添加的操作，那么他的內部源碼是怎么實現的，實際上很簡單，復制
也就是他創建一個新的數組，再將舊的數組復制到新的數組上，但是為什么很少有人推薦這種做法，根本原因還是 復制
因為你使用了復制，那么就一定會出現有兩個存儲相同內容的空間，這樣消耗了空間，最后進行 GC 的時候，那是不是也需要一些時間去清理他，所以個人不是很推薦，但是寫出來的必要還是有的。
3.2.1、CopyOnWriteArrayList的add方法
public boolean add(E e) { // 可重入鎖 final ReentrantLock lock = this.lock; // 獲取鎖 lock.lock(); try { // 元素數組 Object[] elements = getArray(); // 數組長度 int len = elements.length; // 復制數組 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); // 存放元素e newElements[len] = e; // 設置數組 setArray(newElements); return true; } finally { // 釋放鎖 lock.unlock(); } }處理流程如下：
獲取鎖(保證多線程的安全訪問)，獲取當前的Object數組，獲取Object數組的長度為length，進入步驟②。
根據Object數組復制一個長度為length+1的Object數組為newElements(此時，newElements[length]為null)，進入下一步驟。
將下標為length的數組元素newElements[length]設置為元素e，再設置當前Object[]為newElements，釋放鎖，返回。這樣就完成了元素的添加。
3.2.2、CopyOnWriteArrayList的remove方法
public E remove(int index) { // 可重入鎖 final ReentrantLock lock = this.lock; // 獲取鎖 lock.lock(); try { // 獲取數組 Object[] elements = getArray(); // 數組長度 int len = elements.length; // 獲取舊值 E oldValue = get(elements, index); // 需要移動的元素個數 int numMoved = len - index - 1; if (numMoved == 0) // 移動個數為0 // 復制后設置數組 setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); else { // 移動個數不為0 // 新生數組 Object[] newElements = new Object[len - 1]; // 復制index索引之前的元素 System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index); // 復制index索引之后的元素 System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index, numMoved); // 設置索引 setArray(newElements); } // 返回舊值 return oldValue; } finally { // 釋放鎖 lock.unlock(); } }處理流程如下：
獲取鎖，獲取數組elements，數組長度為length，獲取索引的值elements[index]，計算需要移動的元素個數(length - index - 1),若個數為0，則表示移除的是數組的最后一個元素，復制elements數組，復制長度為length-1，然后設置數組，進入步驟③；否則，進入步驟②
先復制index索引前的元素，再復制index索引后的元素，然后設置數組。
釋放鎖，返回舊值。
注意
CopyOnWriteArrayList解決 fail-fast 的問題不是通過迭代器來remove或add元素的，而是通過list本身的remove和add方法，所以add的元素位置也不一樣，迭代器是當前位置后面一個，CopyOnWriteArrayList是直接放到最后。
有想法的同學可以看看CopyOnWriteArrayList的listIterator和iterator，其實是一樣的，都是返回的COWIterator內部類。
在COWIterator內部類中是不支持remove、set、add操作的，至少我使用的jdk1.8是不支持，會直接拋出UnsupportedOperationException異常：
先寫到這兒，后面有空再補充。
李書遠