摘要：注意，迭代器的快速失敗行為無法得到保證，因?yàn)橐话銇碚f，不可能對(duì)是否出現(xiàn)不同步并發(fā)修改做出任何硬性保證?？焖偈〉鲿?huì)盡最大努力拋出。

在Collection集合的各個(gè)類中，有線程安全和線程不安全這2大類的版本。

對(duì)于線程不安全的類，并發(fā)情況下可能會(huì)出現(xiàn)fail-fast情況；而線程安全的類，可能出現(xiàn)fail-safe的情況。

當(dāng)一個(gè)或多個(gè)線程正在遍歷一個(gè)集合Collection的時(shí)候（Iterator遍歷），而此時(shí)另一個(gè)線程修改了這個(gè)集合的內(nèi)容（如添加，刪除或者修改）。這就是并發(fā)修改的情況。

fail-fast機(jī)制：當(dāng)遍歷一個(gè)集合對(duì)象時(shí)，如果集合對(duì)象的結(jié)構(gòu)被修改了，就會(huì)拋出ConcurrentModificationExcetion異常。

有2種情況會(huì)拋出該異常：

在單線程的情況下，如果使用Iterator對(duì)象遍歷集合對(duì)象的過程中，修改了集合對(duì)象的結(jié)構(gòu)。如下：

// 1.iterator迭代，拋出ConcurrentModificationException異常
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
  String s = iterator.next();
  System.out.println(s);
  // 修改集合結(jié)構(gòu)
  if ("s2".equals(s)) {
    list.remove(s);
  }
}

// 2.foreach迭代，拋出ConcurrentModificationException異常
for (String s : list) {
  System.out.println(s);
  // 修改集合結(jié)構(gòu)
  if ("s2".equals(s)) {
    list.remove(s);
  }
}

要想避免拋出異常，應(yīng)該使用Iterator對(duì)象的remove()方法。

// 3.iterator迭代，使用iterator.remove()移除元素不會(huì)拋出異常
Iterator iterator2 = list.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
  String s = iterator2.next();
  System.out.println(s);
  // 修改集合結(jié)構(gòu)
  if ("s2".equals(s)) {
  iterator2.remove();
  }
}

在多線程環(huán)境下，如果對(duì)集合對(duì)象進(jìn)行并發(fā)修改，那么就會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常。

注意，迭代器的快速失敗行為無法得到保證，因?yàn)橐话銇碚f，不可能對(duì)是否出現(xiàn)不同步并發(fā)修改做出任何硬性保證。快速失敗迭代器會(huì)盡最大努力拋出 ConcurrentModificationException。因此，為提高這類迭代器的正確性而編寫一個(gè)依賴于此異常的程序是錯(cuò)誤的做法，迭代器的快速失敗行為應(yīng)該僅用于檢測 bug。

ArrayList繼承自AbstractList類，AbstractList內(nèi)部有一個(gè)字段modCount，代表修改的次數(shù)。

ArrayList類的add、remove操作都會(huì)使得modCount自增。

當(dāng)使用ArrayList.iterator()返回一個(gè)迭代器對(duì)象時(shí)。迭代器對(duì)象有一個(gè)屬性expectedModCount，它被賦值為該方法調(diào)用時(shí)modCount的值。這意味著，這個(gè)值是modCount在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的快照值，expectedModCount值在iterator對(duì)象內(nèi)部不會(huì)再發(fā)送變化！

這時(shí)候我們就能明白了，在得到迭代器之后，如果我們使用ArrayList的add、remove等方法，會(huì)使得modCount的值自增（發(fā)生了變化），而iterator內(nèi)部的expectedModCount值卻還是之前的快照值。我們再來看iterator的方法實(shí)現(xiàn)：可以看到，在調(diào)用next方法時(shí)，第一步就是檢查modCount值和迭代器內(nèi)部的expectedModCount值是否相等！顯然，這是不等的，所以在調(diào)用next方法的時(shí)候，就拋出了ConcurrentModificationException異常。

為什么說迭代器的fail-fast機(jī)制是盡最大努力地拋出ConcurrentModificationException異常呢？

原因就是上面我們看到的，只有在迭代過程中修改了元素的結(jié)構(gòu)，當(dāng)再調(diào)用next()方法時(shí)才會(huì)拋出該異常。也就是說，如果迭代過程中發(fā)生了修改，但之后沒有調(diào)用next()迭代，該異常就不會(huì)拋出了！（該異常的機(jī)制是告訴你，當(dāng)前迭代器要進(jìn)行操作是有問題的，因?yàn)?strong>集合對(duì)象現(xiàn)在的狀態(tài)發(fā)生了改變?。?/p>

那為什么iterator.remove()方法可行呢？

下圖中，可以看到，remove方法沒有進(jìn)行modCount值的檢查，并且手動(dòng)把expectedModCount值修改成了modCount值，這又保證了下一次迭代的正確。

當(dāng)然，如果多線程下使用迭代器也會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常。而如果不進(jìn)行迭代遍歷，而是并發(fā)修改集合類，則可能會(huì)出現(xiàn)其他的異常如數(shù)組越界異常。

Fail-Safe 迭代的出現(xiàn)，是為了解決fail-fast拋出異常處理不方便的情況。fail-safe是針對(duì)線程安全的集合類。

上面的fail-fast發(fā)生時(shí)，程序會(huì)拋出異常，而fail-safe是一個(gè)概念，并發(fā)容器的并發(fā)修改不會(huì)拋出異常，這和其實(shí)現(xiàn)有關(guān)。并發(fā)容器的iterate方法返回的iterator對(duì)象，內(nèi)部都是保存了該集合對(duì)象的一個(gè)快照副本，并且沒有modCount等數(shù)值做檢查。如下圖，這也造成了并發(fā)容器的iterator讀取的數(shù)據(jù)是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的快照版本。你可以并發(fā)讀取，不會(huì)拋出異常，但是不保證你遍歷讀取的值和當(dāng)前集合對(duì)象的狀態(tài)是一致的！這就是安全失敗的含義。

所以Fail-Safe 迭代的缺點(diǎn)是：首先是iterator不能保證返回集合更新后的數(shù)據(jù)，因?yàn)槠涔ぷ髟诩峡寺∩?，而非集合本身。其次，?chuàng)建集合拷貝需要相應(yīng)的開銷，包括時(shí)間和內(nèi)存。

在java.util.concurrent 包中集合的迭代器，如 ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList等默認(rèn)為都是Fail-Safe。

// 1.foreach迭代，fail-safe，不會(huì)拋出異常
for (String s : list) {
  System.out.println(s);
  if ("s1".equals(s)) {
  list.remove(s);
  }
}

// 2.iterator迭代，fail-safe，不會(huì)拋出異常
Iterator iterator = list.iterator();
  while (iterator.hasNext()) {
  String s = iterator.next();
  System.out.println(s);
  if ("s1".equals(s)) {
  list.remove(s);
  }
}