Java - java.util.ConcurrentModificationException 异常原因及解决方法

在Java语言中，ArrayList是一个很常用的类，在编程中经常要对ArrayList进行删除操作，在使用remove方法对ArrayList进行删除操作时，报java.util.ConcurrentModificationException异常，下面探讨一下该异常的原因以及解决办法。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> listA=new ArrayList<>();
        listA.add(1);
        listA.add(2);
        listA.add(3);
        listA.add(4);
        listA.add(5);
        listA.add(6);

        for(Integer a:listA){
            if (a==3) {
                listA.remove(3);
            }
        }
    }
}

上述代码在删除value=3的元素时，报java.util.ConcurrentModificationException异常，如下

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:901)
    at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:851)
    at com.zhang.Test.main(Test.java:19)

那么是不是删除每一个元素都会报上面的异常呢？经过测试发现，删除value=5的元素（倒数第二个元素）时，就不会报上面异常，除此之外均会报如上异常。（此处不再一一测试，有兴趣可自己编码测试）

我们通过上述测试发现了规律，既除了删除倒数第二个错误不会异常，删除其他元素均会异常。既然掌握了规律，那么就要从源码层面揭露该异常的原因。首先发现Java的for循环，就是将List对象遍历托管给Iterator，你如果要对list进行增删操作，都必须经过Iterator，否则Iterator遍历时会乱，所以直接对list进行删除时，Iterator会抛出ConcurrentModificationException异常。

其实，每次foreach迭代的时候都有两部操作：

第一步：iterator.hasNext() // 判断是否有下个元素

public boolean hasNext() {
    return cursor != size;
}

第二步：item = iterator.next() // 下个元素是什么，并赋值给上面例子中的item变量

public E next() {
    checkForComodification();
    int i = cursor;
    if (i >= size)
        throw new NoSuchElementException();
    Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
    if (i >= elementData.length)
        throw new ConcurrentModificationException();
    cursor = i + 1;
    return (E) elementData[lastRet = i];
}

通过debug调试，我们发现，checkForComodification时返回了异常，异常原因为 modCount != expectedModCount。

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

进一步阅读源码，发现：

1、modCount 时List从new开始，被修改的次数。当List调用Remove等方法时，modCount++

2、expectedModCount是指Iterator现在期望这个list被修改的次数是多少次。是在Iterator初始化的时候将modCount 的值赋给了expectedModCount

那么就解释了为什么会报上述异常：

1、modCount 会随着调用List.remove方法而自动增减，而expectedModCount则不会变化，就导致modCount != expectedModCount。

2、在删除倒数第二个元素后，cursor=size-1，此时size=size-1，导致hasNext方法认为遍历结束。

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> listA=new ArrayList<>();
        listA.add(1);
        listA.add(2);
        listA.add(3);
        listA.add(4);
        listA.add(5);
        listA.add(6);
        
        for(Integer a:listA){
            System.out.println(a);
            if (a==5) {
                listA.remove(5);
            }
        }
    }
}

上述代码加了打印后，输出 1,2,3,4,5; 进一步证明最后一个元素6并没有被遍历到。

解决方法1

从API中可以看到List等Collection的实现并没有同步化，如果在多线程应用程序中出现同时访问，而且出现修改操作的时候都要求外部操作同步化；调用Iterator操作获得的Iterator对象在多线程修改Set的时候也自动失效，并抛出java.util.ConcurrentModificationException。这种实现机制是fail-fast，对外部的修改并不能提供任何保证。

网上查找的关于Iterator的工作机制。Iterator是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个 mutex 锁，就是说Iterator在工作的时候，是不允许被迭代的对象被改变的。Iterator被创建的时候，建立了一个内存索引表（单链表），这个索引表指向原来的对象，当原来的对象数量改变的时候，这个索引表的内容没有同步改变，所以当索引指针往下移动的时候，便找不到要迭代的对象，于是产生错误。List、Set等是动态的，可变对象数量的数据结构，但是Iterator则是单向不可变，只能顺序读取，不能逆序操作的数据结构，当 Iterator 指向的原始数据发生变化时，Iterator自己就迷失了方向。

如何才能满足需求呢，需要再定义一个List，用来保存需要删除的对象：

List delList = new ArrayList();

最后只需要调用集合的removeAll(Collection con)方法就可以了。

解决方法2

在找到原因后，则进一步进行解决

经过查阅源码可以发现，iterator也有一个remove方法如下，其中有一个重要的操作为expectedModCount = modCount;这样就保证了两者的相等。　

public void remove() {
    if (lastRet < 0)
        throw new IllegalStateException();
    checkForComodification();

    try {
        ArrayList.this.remove(lastRet);
        cursor = lastRet;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

修改后的代码如下：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> listA=new ArrayList<>();
        listA.add(1);
        listA.add(2);
        listA.add(3);
        listA.add(4);
        listA.add(5);
        listA.add(6);

        Iterator<Integer> it_b=listA.iterator();
        while(it_b.hasNext()){
            Integer a=it_b.next();
            if (a==4) {
                it_b.remove();
            }
        }

        for(Integer b:listA){
            System.out.println(b);
        }
    }
}

java.util.ConcurrentModificationException异常完美解决。

Java - java.util.ConcurrentModificationException 异常原因及解决方法

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