Fail-Fast 机制

fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时,就可能会产生fail-fast事件。例如:当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中,若该集合的内容被其他线程所改变了;那么线程A访问集合时,就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。

要了解fail-fast机制,我们首先要对ConcurrentModificationException 异常有所了解。当方法检测到对象的并发修改,但不允许这种修改时就抛出该异常。同时需要注意的是,该异常不会始终指出对象已经由不同线程并发修改,如果单线程违反了规则,同样也有可能会抛出该异常。

诚然,迭代器的快速失败行为无法得到保证,它不能保证一定会出现该错误,但是快速失败操作会尽最大努力抛出ConcurrentModificationException异常,所以因此,为提高此类操作的正确性而编写一个依赖于此异常的程序是错误的做法,正确做法是:ConcurrentModificationException 应该仅用于检测 bug。

单线程环境下产生该异常的原因是在迭代器遍历集合时,使用了集合本身的remove方法而不是迭代器的;

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

在ArrayList进行add,remove,clear等涉及到修改集合中的元素个数的操作时,modCount就会发生改变(modCount ++),所以当另一个线程(并发修改)或者同一个线程遍历过程中,调用相关方法使集合的个数发生改变,就会使modCount发生变化,这样在checkForComodification方法中就会抛出ConcurrentModificationException异常。
类似的,hashMap中发生的原理也是一样的。

或者使用java并发包(java.util.concurrent)中的类来代替ArrayList 和hashMap。
比如使用 CopyOnWriterArrayList代替ArrayList,CopyOnWriterArrayList在是使用上跟ArrayList几乎一样,CopyOnWriter是写时复制的容器(COW),在读写时是线程安全的。该容器在对add和remove等操作时,并不是在原数组上进行修改,而是将原数组拷贝一份,在新数组上进行修改,待完成后,才将指向旧数组的引用指向新数组,所以对于CopyOnWriterArrayList在迭代过程并不会发生fail-fast现象。但 CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性,不能保证数据的实时一致性。
对于HashMap,可以使用ConcurrentHashMap,ConcurrentHashMap采用了锁机制,是线程安全的。在迭代方面,ConcurrentHashMap使用了一种不同的迭代方式。在这种迭代方式中,当iterator被创建后集合再发生改变就不再是抛出ConcurrentModificationException,取而代之的是在改变时new新的数据从而不影响原有的数据 ,iterator完成后再将头指针替换为新的数据 ,这样iterator线程可以使用原来老的数据,而写线程也可以并发的完成改变。即迭代不会发生fail-fast,但不保证获取的是最新的数据。

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