fail-fast（快速失败）与 fail-safe（安全失败）

fail-fast

在用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除、修改），则会抛出Concurrent Modification Exception。

java.util 中的非线程安全集合的迭代机制都是基于 fail-fast，这里以 ArrayList 为例

原理

在对 ArrayList 的结构进行修改的时候，会修改 modCount 属性，该属性可以理解为 ArrayList 当前结构的版本号

在迭代器创建的时候，会记录 modCount 的值。在迭代的过程中，会判断 modCount 是否被修改，如果 modCount 与原先不一致，则抛出 ConcurrentModificationException 异常

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private class Itr implements Iterator<E> {
    int expectedModCount = modCount;
    
    Itr() {}
    // 省略若干代码
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E next() {
        checkForComodification();
        // 省略若干代码
    }
   
    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

如果要在迭代过程中对集合结构进行修改，尽量使用迭代器中提供的方法。大多数迭代器会提供 remove 方法，有的迭代器还会提供 add 操作的方法，如 ListIterator

需要注意的是，在并发的情况下，并不能保证异常抛出

迭代过程中不能对集合的结构进行修改，如果只是修改某个节点的值，并不算修改

测试

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private static void failFast() {
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        list.add(4);
        System.out.println(it.next());
    }
}

//==========================结果==========================
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
...

Java官方在HashMap 中对快速失败的描述是对集合结构的修改，但修改某个节点的值并不算修改结构，因此下面这段代码不会抛异常

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private static void failFast() {
    HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("k1","v1");
    map.put("k2","v2");
    Iterator it = map.entrySet().iterator();
    while (it.hasNext()) {
        // 修改 k2 的value，并没有新增节点
        map.put("k2","v3");
        System.out.println(it.next());
    }
}
//==========================结果==========================
k1=v1
k2=v3

fail-safe

在迭代集合的时候，并不是直接遍历集合数据，而是遍历一个副本。当集合被修改时，并不会影响本次迭代。这种迭代方式称为 fail-safe。juc下的安全集合都是fail-safe的实现。以下以CopyOnWriteArrayList 为例

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private static void failSafe() {
    List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    Iterator<Integer> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()) {
        list.add(4);
        System.out.println(it.next());
    }
}
//==========================结果==========================
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COW每次执行 add 操作时，都会修改 array 属性，将新的数组赋值给 array。因此创建迭代器的时候必须保存副本，确保在迭代的时候不会出现问题。