java.util.ConcurrentModificationException 异常问题（二）

深碍√TFBOYSˉ_ 2024-05-01 16:01 32阅读 0赞

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#### 2.3 多线程下的解决方案 ####

2.3.1 方案一：iterator遍历过程加同步锁，锁住整个arrayList

> public static void test5() \{  
> ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();  
> for (int i = 0; i < 20; i++) \{  
> arrayList.add(Integer.valueOf(i));  
> \}
> 
> Thread thread1 = new Thread(new Runnable() \{  
> @Override  
> public void run() \{  
> synchronized (arrayList) \{  
> ListIterator<Integer> iterator = arrayList.listIterator();  
> while (iterator.hasNext()) \{  
> System.out.println("thread1 " + iterator.next().intValue());  
> try \{  
> Thread.sleep(100);  
> \} catch (InterruptedException e) \{  
> e.printStackTrace();  
> \}  
> \}  
> \}  
> \}  
> \});
> 
> Thread thread2 = new Thread(new Runnable() \{  
> @Override  
> public void run() \{  
> synchronized (arrayList) \{  
> ListIterator<Integer> iterator = arrayList.listIterator();  
> while (iterator.hasNext()) \{  
> Integer integer = iterator.next();  
> System.out.println("thread2 " + integer.intValue());  
> if (integer.intValue() == 5) \{  
> iterator.remove();  
> \}  
> \}  
> \}  
> \}  
> \});  
> thread1.start();  
> thread2.start();  
> \}

这种方案本质上是将多线程通过加锁来转变为单线程操作，确保同一时间内只有一个线程去使用iterator遍历arrayList，其它线程等待，效率显然是只有单线程的效率。

2.3.2 方案二：使用CopyOnWriteArrayList，有坑！要明白原理再用，否则你就呆坑里吧。

> public void test6() \{  
> List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();  
> for (int i = 0; i < 20; i++) \{  
> list.add(Integer.valueOf(i));  
> \}
> 
> Thread thread1 = new Thread(new Runnable() \{  
> @Override  
> public void run() \{  
> ListIterator<Integer> iterator = list.listIterator();  
> while (iterator.hasNext()) \{  
> System.out.println("thread1 " + iterator.next().intValue());  
> try \{  
> Thread.sleep(1000);  
> \} catch (InterruptedException e) \{  
> e.printStackTrace();  
> \}  
> \}  
> \}  
> \});
> 
> Thread thread2 = new Thread(new Runnable() \{  
> @Override  
> public void run() \{  
> for (Integer integer : list) \{  
> System.out.println("thread2 " + integer.intValue());  
> if (integer.intValue() == 5) \{  
> list.remove(integer);  
> \}  
> \}  
> for (Integer integer : list) \{  
> System.out.println("thread2 again " + integer.intValue());  
> \}  
> // ListIterator<Integer> iterator = list.listIterator();  
> // while (iterator.hasNext()) \{  
> // Integer integer = iterator.next();  
> // System.out.println("thread2 " + integer.intValue());  
> // if (integer.intValue() == 5) \{  
> // iterator.remove();  
> // \}  
> // \}  
> \}  
> \});  
> thread1.start();  
> thread2.start();  
> \}

先不分析，看执行结果，这个执行结果重点关注字体加粗部分。

> thread1 0  
> thread2 0  
> thread2 1  
> thread2 2  
> thread2 3  
> thread2 4  
> thread2 5  
> thread2 6  
> thread2 7  
> thread2 8  
> thread2 9  
> thread2 10  
> thread2 11  
> thread2 12  
> thread2 13  
> thread2 14  
> thread2 15  
> thread2 16  
> thread2 17  
> thread2 18  
> thread2 19  
> thread2 again 0  
> thread2 again 1  
> thread2 again 2  
> thread2 again 3  
> thread2 again 4  
> thread2 again 6  
> thread2 again 7  
> thread2 again 8  
> thread2 again 9  
> thread2 again 10  
> thread2 again 11  
> thread2 again 12  
> thread2 again 13  
> thread2 again 14  
> thread2 again 15  
> thread2 again 16  
> thread2 again 17  
> thread2 again 18  
> thread2 again 19  
> thread1 1  
> thread1 2  
> thread1 3  
> thread1 4  
> thread1 5  
> thread1 6  
> thread1 7  
> thread1 8  
> thread1 9  
> thread1 10  
> thread1 11  
> thread1 12  
> thread1 13  
> thread1 14  
> thread1 15  
> thread1 16  
> thread1 17  
> thread1 18  
> thread1 19
> 
> Process finished with exit code 0

我们先分析thread2的输出结果，第一次遍历将4 5 6都输出，情理之中；第一次遍历后删除掉了一个元素，第二次遍历输出4 6，符合我们的预期。

再来看下thread1的输出结果，有意思的事情来了，thread1 仍然输出了4 5 6，什么鬼？thread1和thread2都是遍历list，list在thread1遍历第二个元素的时候就已经删除了一个元素了，为啥还能输出5？

为了了解这个问题，需要了解CopyOnWriteArrayList是如何做到一边遍历的同时还能一边修改并且还不抛异常的。

在这里不想再深入分析CopyOnWriteArrayList代码，后续会专门出一篇博客来解释这个类的源码的。

这里说一下CopyOnWriteArrayList的解决思路，其实很简单：

>     private transient volatile Object[] array;

CopyOnWriteArrayList本质上是对array数组的一个封装，一旦CopyOnWriteArrayList对象发生任何的修改都会new一个新的Object\[\]数组newElement，在newElement数组上执行修改操作，修改完成后将newElement赋值给array数组（array=newElement）。

因为array是volatile的，因此它的修改对所有线程都可见。

了解了CopyOnWriteArrayList的实现思路之后，我们再来分析上面代码test6为什么会出现那样的输出结果。先来看下thread1和thread2中用到的两种遍历方式的源码：

> public void forEach(Consumer<? super E> action) \{  
> if (action == null) throw new NullPointerException();  
> // 在遍历开始前获取当前数组  
> Object\[\] elements = getArray();  
> int len = elements.length;  
> for (int i = 0; i < len; ++i) \{  
> @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) elements\[i\];  
> action.accept(e);  
> \}  
> \}

> public ListIterator<E> listIterator() \{  
> return new COWIterator<E>(getArray(), 0);  
> \}  
> static final class COWIterator<E> implements ListIterator<E> \{  
> /\*\* Snapshot of the array \*/  
> private final Object\[\] snapshot;  
> /\*\* Index of element to be returned by subsequent call to next. \*/  
> private int cursor;
> 
> private COWIterator(Object\[\] elements, int initialCursor) \{  
> cursor = initialCursor;  
> // 初始化为当前数组  
> snapshot = elements;  
> \}
> 
> public void remove() \{  
> // 已经不支持Iterator remove操作了！！  
> throw new UnsupportedOperationException();  
> \}
> 
> public boolean hasNext() \{  
> return cursor < snapshot.length;  
> \}
> 
> @SuppressWarnings("unchecked")  
> public E next() \{  
> if (! hasNext())  
> throw new NoSuchElementException();  
> return (E) snapshot\[cursor++\];  
> \}
> 
> // 此处省略其他无关代码  
> \}

这两种遍历方式有个共同的特点：都在初始化的时候将当前数组保存下来了，之后的遍历都将会遍历这个数组，而不管array如何变化。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:middle;">时间点</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">CopyOnWriteArrayList的array</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">thread1 iterator 初始化的Object数组</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">thread2 第一次遍历forEach初始化的Object数组</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">thread2 第二次遍历forEach初始化的Object数组</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:middle;">thread start</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">假设为A</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">A</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">A</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">/</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:middle;">thread2 调用remove方法之后</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">假设为B</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">A</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">A</td> 
   <td style="vertical-align:middle;">B</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

有了这个时间节点表就很清楚了，thread1和thread2 start的时候都会将A数组初始化给自己的临时变量，之后遍历的也都是这个A数组，而不管CopyOnWriteArrayList中的array发生了什么变化。因此也就解释了thread1在thread2 remove掉一个元素之后为什么还会输出5了。在thread2中，第二次遍历初始化数组变成了当前的array，也就是修改后的B，因此不会有Integer.valueOf(5)这个元素了。

从test6执行结果来看，CopyOnWriteArrayList确实能解决一边遍历一边修改并且还不会抛异常，但是这也是有**代价**的：

(1) thread2对array数组的修改thread1并不能被动感知到，只能通过hashCode()方法去主动感知，否则就会一直使用修改前的数据

(2) 每次修改都需要重新new一个数组，并且将array数组数据拷贝到new出来的数组中，效率会大幅下降

此外CopyOnWriteArrayList中的ListIterator实现是不支持remove、add和set操作的，一旦调用就会抛出UnsupportedOperationException异常，因此test6注释代码34-41行中如果运行是会抛异常的。

参考文献：

http://lz12366.iteye.com/blog/675016

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html

http://blog.csdn.net/androiddevelop/article/details/21509345

[https_blog.csdn.net_wsen1229_article_details_103288769]: https://blog.csdn.net/wsen1229/article/details/103288769