关于for循环删除集合元素的几个坑

古城微笑少年丶 2022-04-12 13:15 444阅读 0赞

#### 1.原始的for循环删除集合元素的时候有可能会漏掉某个元素 ####

测试代码：

/**
    * 假设需要删除集合中的所有的"A"元素
    * 如果使用原始的for循环，那么就可能会漏删
    */
    List<String> list = new ArrayList<>();
    		
    		list.add("A");
    		list.add("A");
    		list.add("B");
    		for(int i=0; i<list.size(); i++) { 
    			if("A".equals(list.get(i))) { 
    				list.remove(i);
    			}
    		}
    		System.out.println(list);

输出结果：  
\[A, B\]  
可以看到集合中只有一个"A"被删了，第二个"A"却还在。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

其实解决办法也很简单，在删除元素之后再加一行代码`i--`就解决了

#### 2.增强型for循环删除集合元素会报出ConcurrentModificationException异常 ####

修改一下上面的测试代码

List<String> list = new ArrayList<>();
    		
    		list.add("A");
    		list.add("A");
    		list.add("B");
    		for(String item : list) { 
    			if("A".equals(item)) { 
    				list.remove(item);
    			}
    		}
    		System.out.println(list);

打印结果是ConcurrentModificationException异常。  
增强型for循环其实是编译器认可的语法，在到了虚拟机那边只认迭代器循环，所以在编译为.class文件的时候，最终还是变成了迭代器循环。通过反编译得到如下代码：

List<String> list = new ArrayList();
            list.add("A");
            list.add("A");
            list.add("B");
            Iterator var3 = list.iterator();
    
            while(var3.hasNext()) { 
                String item = (String)var3.next();
                if ("A".equals(item)) { 
                    list.remove(item);
                }
            }

迭代器这块比较复杂，我们从源码上慢慢探索。  
list.iterator()其实际上是获得了一个内部类Itr对象,这个类实现了Iterator接口。循环所用到的hasnext()，next()方法都是在这个类中实现的。  
以下代码来自openJDK1.8的`AbstractList`类中  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
以下代码来自`ArrayList`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

大概理一下抛出异常的思路：  
迭代器循环每次调用next方法，next方法中第一步会先调用`checkForComodification`方法，checkForComodification方法中会校验`modCount`和`expectedModCount`两个变量是否一样（我把这两个变量理解为版本号），如果不一样就会抛出`ConcurrentModificationException`异常。  
modCount是集合的成员变量，初始值为1，当创建迭代器对象的时候，modCount会赋值给expectedModCount。当调用了list本身的remove方法的时候，会让expectedModCount自增，却不改变modCount。于是到了下一次迭代器的next方法去取集合元素的时候会先执行checkForComodification()方法判断版本号是否一致，这时候集合的版本号和迭代器的版本号不一致就抛出了异常。  
而如果是调用迭代器的remove方法，它会先调用集合的remove方法，然后执行cursor- -，再把modCount赋值给expectedModCount。这样一来既保证了下一次迭代的时候不会漏过任何元素，也避免了next方法校对版本号的时候抛出异常

### 3.在循环中删除集合元素的正确方法 ###

在循环中删除元素的正确方法是用迭代器的remove方法

List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("A");
            list.add("A");
            list.add("B");
            for(Iterator<String> i = list.iterator(); i.hasNext(); ) { 
                String item = i.next();
                if ("A".equals(item)) { 
                	//这里调用迭代器的rermove方法而不是集合的remove方法
                    i.remove();
                }
            }
            System.out.println(list);

也许你会觉得上面的写法太麻烦，“我只是想删除集合中的所有A元素，有没有更优雅的写法呢”。答案是有的，在Java8以后，我们就可以用一行代码来完美代替上面的写法了：

list.removeIf(item -> "A".equals(item));

实际上removeIf方法内部也是用了迭代器循环  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 4.为什么要设计“快速报错”机制 ##

这是一种集合的保护机制，为了防止多个线程同时修改同一个集合的内容。我们先假设没有快速失败机制，当一条线程正在迭代遍历某个集合的过程中，另一个线程介入其中，并且删除了集合内的某个对象，那么就出问题了：就像上面说过的一样，元素被删除后，集合缩容，第一个线程要进行下一次迭代时，就会漏掉一个元素。这种数据不同步所带来的问题可能再当前步骤下不会出现异常，直到在后续的某个代码环节中才会暴露出问题，从而给我们排查定位异常带来难度。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N6eDIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
而有了快速失败机制后，一个线程的删除了集合中的某个元素，集合的`modCount`\+1，另一个集合调用迭代器的next方法，发现版本号不一致，于是就直接抛出异常，终止迭代，让我们能够快速的定位到问题所发生的时间和位置。

`ConcurrentHashMap`、`CopyOnWriteArrayList`、`CopyOnWriteArraySet`都使用了可以避免ConcurrentModificationException的机制。这个话题我们下次再研究吧。

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