快速失败和安全失败的区别

在 java.util 包的集合类就都是快速失败的；而 java.util.concurrent 包下的类都是安全失败

快速失败：

在使用迭代器对集合进行迭代的过程中，如果 A 线程正在对集合进行遍历，此时 B 线程对集合进行修改（增加、删除、修改），或者 A 线程在遍历过程中对集合进行修改，都会导致 A 线程抛出 ConcurrentModificationException 异常。

这里我们以ArrayList部分源码为例，JDK版本为1.8。

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
    protected transient int modCount = 0;
}

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }


    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }
    // Iterator接口
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        Itr() {}

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
            Objects.requireNonNull(consumer);
            final int size = ArrayList.this.size;
            int i = cursor;
            if (i >= size) {
                return;
            }
            final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
            while (i != size && modCount == expectedModCount) {
                consumer.accept((E) elementData[i++]);
            }
            // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
            cursor = i;
            lastRet = i - 1;
            checkForComodification();
        }

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

}

可以看到ArrayList的set()、clear()等操作都会使modCount变量变化，modCount表示修改次数

而ArrayList内部类Itr实现了Iterator接口，每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测modCount变量是否为expectedModCount值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

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

快速失败示例：

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a1");
        list.add("a2");
        list.add("a3");
        list.add("a4");
        Iterator<String> it = list.iterator();
        System.out.println("list1:"+list);
        while (it.hasNext()){
            String str = it.next();			//此处引发 java.util.ConcurrentModificationException异常
            if (str.equals("a3")){
                list.add("a99");
            }
        }
        System.out.println("list2:"+list);
    }

输出：

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
list1:[a1, a2, a3, a4]
	at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
	at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
	at com.example.demo.Main.main(Main.java:96)

总结：
迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量（表示修改次数）。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测modCount变量是否为expectedModCount值（在迭代器初始化过程中会将modCount这个值赋给迭代器的expectedModCount），是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。（如果不相等就表示已经有其他线程修改了 集合）

安全失败：

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容*问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。

由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历，所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，故不会抛 ConcurrentModificationException 异常