在前面一篇文章中提到，對Vector、ArrayList在迭代的時候如果同時對其進行修改就會拋出java.util.ConcurrentModificationException異常。下面我們就來討論以下這個異常出現的原因以及解決辦法。
以下是本文目錄大綱：
一.ConcurrentModificationException異常出現的原因
二.在單線程環境下的解決辦法
三.在多線程環境下的解決方法
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一.ConcurrentModificationException異常出現的原因
先看下面這段代碼：
1 public class Test { 2 public static void main(String[] args) { 3 ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 4 list.add(2); 5 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 6 while(iterator.hasNext()){ 7 Integer integer = iterator.next(); 8 if(integer==2) 9 list.remove(integer); 10 } 11 } 12 }
運行結果：
從異常信息可以發現，異常出現在checkForComodification()方法中。
我們不忙看checkForComodification()方法的具體實現，我們先根據程序的代碼一步一步看ArrayList源碼的實現：
首先看ArrayList的iterator()方法的具體實現，查看源碼發現在ArrayList的源碼中並沒有iterator()這個方法，那么很顯然這個方法應該是其父類或者實現的接口中的方法，我們在其父類AbstractList中找到了iterator()方法的具體實現，下面是其實現代碼：
public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); }
從這段代碼可以看出返回的是一個指向Itr類型對象的引用，我們接着看Itr的具體實現，在AbstractList類中找到了Itr類的具體實現，它是AbstractList的一個成員內部類，下面這段代碼是Itr類的所有實現：
1 private class Itr implements Iterator<E> { 2 int cursor = 0; 3 int lastRet = -1; 4 int expectedModCount = modCount; 5 public boolean hasNext() { 6 return cursor != size(); 7 } 8 public E next() { 9 checkForComodification(); 10 try { 11 E next = get(cursor); 12 lastRet = cursor++; 13 return next; 14 } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 15 checkForComodification(); 16 throw new NoSuchElementException(); 17 } 18 } 19 public void remove() { 20 if (lastRet == -1) 21 throw new IllegalStateException(); 22 checkForComodification(); 23
24 try { 25 AbstractList.this.remove(lastRet); 26 if (lastRet < cursor) 27 cursor--; 28 lastRet = -1; 29 expectedModCount = modCount; 30 } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 31 throw new ConcurrentModificationException(); 32 } 33 } 34
35 final void checkForComodification() { 36 if (modCount != expectedModCount) 37 throw new ConcurrentModificationException(); 38 } 39 }
首先我們看一下它的幾個成員變量：
cursor：表示下一個要訪問的元素的索引，從next()方法的具體實現就可看出
lastRet：表示上一個訪問的元素的索引
expectedModCount：表示對ArrayList修改次數的期望值，它的初始值為modCount。
modCount是AbstractList類中的一個成員變量
protected transient int modCount = 0;
該值表示對List的修改次數，查看ArrayList的add()和remove()方法就可以發現，每次調用add()方法或者remove()方法就會對modCount進行加1操作。
好了，到這里我們再看看上面的程序：
當調用list.iterator()返回一個Iterator之后，通過Iterator的hashNext()方法判斷是否還有元素未被訪問，我們看一下hasNext()方法，hashNext()方法的實現很簡單：
public boolean hasNext() { return cursor != size(); }
如果下一個訪問的元素下標不等於ArrayList的大小，就表示有元素需要訪問，這個很容易理解，如果下一個訪問元素的下標等於ArrayList的大小，則肯定到達末尾了。
然后通過Iterator的next()方法獲取到下標為0的元素，我們看一下next()方法的具體實現：
public E next() { checkForComodification(); try { E next = get(cursor); lastRet = cursor++; return next; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { checkForComodification(); throw new NoSuchElementException(); } }
這里是非常關鍵的地方：首先在next()方法中會調用checkForComodification()方法，然后根據cursor的值獲取到元素，接着將cursor的值賦給lastRet，並對cursor的值進行加1操作。初始時，cursor為0，lastRet為-1，那么調用一次之后，cursor的值為1，lastRet的值為0。注意此時，modCount為0，expectedModCount也為0。
接着往下看，程序中判斷當前元素的值是否為2，若為2，則調用list.remove()方法來刪除該元素。
我們看一下在ArrayList中的remove()方法做了什么：
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } private void fastRemove(int index) { 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
}
通過remove方法刪除元素最終是調用的fastRemove()方法，在fastRemove()方法中，首先對modCount進行加1操作（因為對集合修改了一次），然后接下來就是刪除元素的操作，最后將size進行減1操作，並將引用置為null以方便垃圾收集器進行回收工作。
那么注意此時各個變量的值：對於iterator，其expectedModCount為0，cursor的值為1，lastRet的值為0。
對於list，其modCount為1，size為0。
接着看程序代碼，執行完刪除操作后，繼續while循環，調用hasNext方法()判斷，由於此時cursor為1，而size為0，那么返回true，所以繼續執行while循環，然后繼續調用iterator的next()方法：
注意，此時要注意next()方法中的第一句：checkForComodification()。
在checkForComodification方法中進行的操作是：
final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }
如果modCount不等於expectedModCount，則拋出ConcurrentModificationException異常。
很顯然，此時modCount為1，而expectedModCount為0，因此程序就拋出了ConcurrentModificationException異常。
到這里，想必大家應該明白為何上述代碼會拋出ConcurrentModificationException異常了。
關鍵點就在於：調用list.remove()方法導致modCount和expectedModCount的值不一致。
注意，像使用for-each進行迭代實際上也會出現這種問題。
二.在單線程環境下的解決辦法
既然知道原因了，那么如何解決呢？
其實很簡單，細心的朋友可能發現在Itr類中也給出了一個remove()方法：
1 public void remove() { 2 if (lastRet == -1) 3 throw new IllegalStateException(); 4 checkForComodification(); 5
6 try { 7 AbstractList.this.remove(lastRet); 8 if (lastRet < cursor) 9 cursor--; 10 lastRet = -1; 11 expectedModCount = modCount; 12 } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 13 throw new ConcurrentModificationException(); 14 } 15 }
在這個方法中，刪除元素實際上調用的就是list.remove()方法，但是它多了一個操作：
expectedModCount = modCount;
因此，在迭代器中如果要刪除元素的話，需要調用Itr類的remove方法。
將上述代碼改為下面這樣就不會報錯了：
public class Test { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); list.add(2); Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Integer integer = iterator.next(); if(integer==2) iterator.remove(); //注意這個地方
} } }
三.在多線程環境下的解決方法
上面的解決辦法在單線程環境下適用，但是在多線程下適用嗎？看下面一個例子：
1 public class Test { 2 static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 3 public static void main(String[] args) { 4 list.add(1); 5 list.add(2); 6 list.add(3); 7 list.add(4); 8 list.add(5); 9 Thread thread1 = new Thread(){ 10 public void run() { 11 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 12 while(iterator.hasNext()){ 13 Integer integer = iterator.next(); 14 System.out.println(integer); 15 try { 16 Thread.sleep(100); 17 } catch (InterruptedException e) { 18 e.printStackTrace(); 19 } 20 } 21 }; 22 }; 23 Thread thread2 = new Thread(){ 24 public void run() { 25 Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); 26 while(iterator.hasNext()){ 27 Integer integer = iterator.next(); 28 if(integer==2) 29 iterator.remove(); 30 } 31 }; 32 }; 33 thread1.start(); 34 thread2.start(); 35 } 36 }
運行結果：
有可能有朋友說ArrayList是非線程安全的容器，換成Vector就沒問題了，實際上換成Vector還是會出現這種錯誤。
原因在於，雖然Vector的方法采用了synchronized進行了同步，但是由於Vector是繼承的AbstarctList，因此通過Iterator來訪問容器的話，事實上是不需要獲取鎖就可以訪問。那么顯然，由於使用iterator對容器進行訪問不需要獲取鎖，在多線程中就會造成當一個線程刪除了元素，由於modCount是AbstarctList的成員變量，因此可能會導致在其他線程中modCount和expectedModCount值不等。
就比如上面的代碼中，很顯然iterator是線程私有的，
初始時，線程1和線程2中的modCount、expectedModCount都為0，
當線程2通過iterator.remove()刪除元素時，會修改modCount值為1，並且會修改線程2中的expectedModCount的值為1，
而此時線程1中的expectedModCount值為0，雖然modCount不是volatile變量，不保證線程1一定看得到線程2修改后的modCount的值，但是也有可能看得到線程2對modCount的修改，這樣就有可能導致線程1中比較expectedModCount和modCount不等，而拋出異常。
因此一般有2種解決辦法：
1）在使用iterator迭代的時候使用synchronized或者Lock進行同步；
2）使用並發容器CopyOnWriteArrayList代替ArrayList和Vector。
關於並發容器的內容將在下一篇文章中講述。
參考資料：