Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

今天在修改程序的一個(gè)功能時(shí),出現(xiàn)了ConcurrentModificationException異常,度娘之得到解答,本人轉(zhuǎn)載僅作為學(xué)習(xí)參考,轉(zhuǎn)載注明原文。

轉(zhuǎn)載自博客園Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

功能類似于代碼片段所示,遍歷List,并且刪除特定的元素

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)
                list.remove(integer);
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果:

從異常信息可以發(fā)現(xiàn),異常出現(xiàn)在checkForComodification()方法中。
我們不忙看checkForComodification()方法的具體實(shí)現(xiàn),我們先根據(jù)程序的代碼一步一步看ArrayList源碼的實(shí)現(xiàn):
首先看ArrayList的iterator()方法的具體實(shí)現(xiàn),查看源碼發(fā)現(xiàn)在ArrayList的源碼中并沒有iterator()這個(gè)方法,那么很顯然這個(gè)方法應(yīng)該是其父類或者實(shí)現(xiàn)的接口中的方法,我們?cè)谄涓割怉bstractList中找到了iterator()方法的具體實(shí)現(xiàn),下面是其實(shí)現(xiàn)代碼:

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

從這段代碼可以看出返回的是一個(gè)指向Itr類型對(duì)象的引用,我們接著看Itr的具體實(shí)現(xiàn),在AbstractList類中找到了Itr類的具體實(shí)現(xiàn),它是AbstractList的一個(gè)成員內(nèi)部類,下面這段代碼是Itr類的所有實(shí)現(xiàn):

private class Itr implements Iterator<E> {
    int cursor = 0;
    int lastRet = -1;
    int expectedModCount = modCount;
    public boolean hasNext() {
           return cursor != size();
    }
    public E next() {
           checkForComodification();
        try {
        E next = get(cursor);
        lastRet = cursor++;
        return next;
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        checkForComodification();
        throw new NoSuchElementException();
        }
    }
    public void remove() {
        if (lastRet == -1)
        throw new IllegalStateException();
           checkForComodification();
 
        try {
        AbstractList.this.remove(lastRet);
        if (lastRet < cursor)
            cursor--;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
 
    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

首先我們看一下它的幾個(gè)成員變量:
  cursor:表示下一個(gè)要訪問的元素的索引,從next()方法的具體實(shí)現(xiàn)就可看出
  lastRet:表示上一個(gè)訪問的元素的索引
  expectedModCount:表示對(duì)ArrayList修改次數(shù)的期望值,它的初始值為modCount。
  modCount是AbstractList類中的一個(gè)成員變量
protected transient int modCount = 0;
  該值表示對(duì)List的修改次數(shù),查看ArrayList的add()和remove()方法就可以發(fā)現(xiàn),每次調(diào)用add()方法或者remove()方法就會(huì)對(duì)modCount進(jìn)行加1操作。
 好了,到這里我們?cè)倏纯瓷厦娴某绦颍?br>   當(dāng)調(diào)用list.iterator()返回一個(gè)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(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單:

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

如果下一個(gè)訪問的元素下標(biāo)不等于ArrayList的大小,就表示有元素需要訪問,這個(gè)很容易理解,如果下一個(gè)訪問元素的下標(biāo)等于ArrayList的大小,則肯定到達(dá)末尾了。

然后通過Iterator的next()方法獲取到下標(biāo)為0的元素,我們看一下next()方法的具體實(shí)現(xiàn):

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(guān)鍵的地方:首先在next()方法中會(huì)調(diào)用checkForComodification()方法,然后根據(jù)cursor的值獲取到元素,接著將cursor的值賦給lastRet,并對(duì)cursor的值進(jìn)行加1操作。初始時(shí),cursor為0,lastRet為-1,那么調(diào)用一次之后,cursor的值為1,lastRet的值為0。注意此時(shí),modCount為0,expectedModCount也為0。

接著往下看,程序中判斷當(dāng)前元素的值是否為2,若為2,則調(diào)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(diào)用的fastRemove()方法,在fastRemove()方法中,首先對(duì)modCount進(jìn)行加1操作(因?yàn)閷?duì)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(jìn)行減1操作,并將引用置為null以方便垃圾收集器進(jìn)行回收工作。

那么注意此時(shí)各個(gè)變量的值:對(duì)于iterator,其expectedModCount為0,cursor的值為1,lastRet的值為0。

對(duì)于list,其modCount為1,size為0。

接著看程序代碼,執(zhí)行完刪除操作后,繼續(xù)while循環(huán),調(diào)用hasNext方法()判斷,由于此時(shí)cursor為1,而size為0,那么返回true,所以繼續(xù)執(zhí)行while循環(huán),然后繼續(xù)調(diào)用iterator的next()方法:

注意,此時(shí)要注意next()方法中的第一句:checkForComodification()。

在checkForComodification方法中進(jìn)行的操作是:

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

如果modCount不等于expectedModCount,則拋出ConcurrentModificationException異常。
很顯然,此時(shí)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(yīng)該明白為何上述代碼會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常了。
關(guān)鍵點(diǎn)就在于:調(diào)用list.remove()方法導(dǎo)致modCount和expectedModCount的值不一致。
注意,像使用for-each進(jìn)行迭代實(shí)際上也會(huì)出現(xiàn)這種問題。

單線程解決方案

既然知道原因了,那么如何解決呢?

其實(shí)很簡(jiǎn)單,細(xì)心的朋友可能發(fā)現(xiàn)在Itr類中也給出了一個(gè)remove()方法:

public void remove() {
    if (lastRet == -1)
    throw new IllegalStateException();
       checkForComodification();
 
    try {
    AbstractList.this.remove(lastRet);
    if (lastRet < cursor)
        cursor--;
    lastRet = -1;
    expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

在這個(gè)方法中,刪除元素實(shí)際上調(diào)用的就是list.remove()方法,但是它多了一個(gè)操作:
expectedModCount = modCount;
  因此,在迭代器中如果要?jiǎng)h除元素的話,需要調(diào)用Itr類的remove方法。
  將上述代碼改為下面這樣就不會(huì)報(bào)錯(cuò)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(gè)地方
        }
    }
}

多線程解決方案請(qǐng)參考原文。

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