Java·ConcurrentModificationException的具体原因

《阿里巴巴Java开发手册》第一章里的第五节的第七点是这么说的:

【强制】不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作。remove 元素请使用 Iterator 方式,如果并发操作,需要对 Iterator 对象加锁。

里面举了这样一个反例:

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");

for (String item : list) {
  if ("1".equals(item)) {
    list.remove(item);
  }
} 
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其实Java的forEach写法内部就是迭代器,大家可以把上面的代码理解为以下代码:

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
  String item = iterator.next();
  if ("1".equals(item)) {
    list.remove(item);
  }
}
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有了这一层理解后,那我们以ArrayList为例,看看其内部的iterator方法:

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

public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
            checkForComodification();
            rangeCheckForAdd(index);
            final int offset = this.offset;

            return new ListIterator<E>() {
              hasNext()...
              next()...
            ...
						}
}             
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由于listIterator()方法内的内部类ListIterator的代码太多,我就不一一贴出来了,因为我们重点只看两个方法:hasNext()next(),接下来我会通过断点调试让大家明白为什ConcurrentModificationException是偶尔出现:

断点调试

设置断点

我在这三处地方都打了断点,这样我们就能大概清楚整个流程:

image.png

image.png

运行调试

P1

好的,我们看到已经定位到第一个断点位置了,从idea提供的信息我们也可以看出list的大小为2:

image.png

接着往下走,又来到了第二个断点的位置,在上面我已经说了forEach的语法的原理了,所以这样会走到haxNext()函数这里,这里的cursor是指当前迭代器的指针,而size是当前集合的大小:

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继续走,我们会来到第三个断点:

image.png

圈红1

注意我圈红的第一处地方,我们进入checkForComodification里:

final void checkForComodification() {
  if (modCount != expectedModCount)
    throw new ConcurrentModificationException();
}
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可以看到,这就是我们报错的关键点,这里的modCount变量是指集合被操作的次数,比如像add()remove()这些方法都会让modCount + 1,而expectedModCount是指集合的一个预期操作次数,在部分操作里会被重置为modCount,比如add()方法里。

因为我们上面添加了两个元素,所以modCountmodCount都是2。

圈红2

接着我们看第二处圈红的地方,我们可以发现,每一次next()的时候指针都会移动,这很好理解。

P2

断点继续,因为第一个元素就是1,所以这里匹配上了:

image.png

我们进入到remove()方法里面,因为我们是按照对象删除的,所以会进入第二个分支:

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接着我们再进入fastRemove()方法,可以看到modCount + 1了:

image.png

P3

继续往下走,我们又回到最开始的地方,但仔细点你会发现list的大小从2变成1了:

image.png

然后我们又来到了hasNext()这里了,因为cursorsize都是1,所以循环就终止了:

image.png

image.png

吃鲸

这里你是不是懵逼了,咦?说好的报错呢?怎么没报错了?

咳咳,其实是因为有时候会出现像上面这种巧合的情况,就是在hasNext()方法校验的时候,cursor刚好不等于size,然后就退出了,而刚好集合又遍历完了,but,这个情况是很少出现的,一般都会抛出ConcurrentModificationException异常,所以大家不要有侥幸的心理。

还原报错

下面我们还是以上面的例子,只是这次我把删除的对象从1改为2

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运行调试后跟上面的P1和P2是一样的,所以这里我就不重复了,唯一不同的地方在P3。这里我们已经来到第二次循环,校验元素后会删除元素2:

image.png

在第三次循环,(这里是指第三次进行hasNext())的时候,我们可以看到list的大小是1了:

image.png

ok,我们继续往下,这里大家要特别注意,可以看到cursor此时是2,而size却是1,所以循环还可以继续

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前面我们说过next()方法里的checkForComodification()是检查操作次数的,所以这里就不复述了:

image.png

我们进入到checkForComodification()里,可以看到modCount是3(因为remove()操作**modCount**自增了),而expectedModCount是2,所以就报错了

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