Java中的快速失败与安全失败机制

Java的快速失败（fail—fast）与安全失败（fail—safe）机制

快速失败（fail—fast）

       在用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除、修改），则会抛出Concurrent Modification Exception。

       原理：假设有两个线程（线程A，线程B），其中线程A负责遍历list、线程B修改list。在使用迭代器遍历时，AbstractList类的内部类Itr中定义了变量expectedModCount，初始值为集合的modCount值。在线程A在遍历list过程中，线程启动，同时线程B增加一个元素，这时modCount的值发生改变（modCount  = N + 1）。 线程A继续遍历执行next方法，checkForComodification方法发现expectedModCount = N ， 而modCount = N + 1，两者不等，这时就抛出ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast机制。

       注意：这里异常的抛出条件是检测到 modCount！=expectedmodCount 这个条件。如果集合发生变化时修改modCount值刚好又设置为了expectedmodCount值，则异常不会抛出。因此，不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的bug。java.util包下的集合类都是快速失败的，不能在多线程下发生并发修改。

安全失败（fail—safe）

      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。

      原理：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，所以不会触发Concurrent Modification Exception。

      缺点：基于拷贝内容的优点是避免了Concurrent Modification Exception，但是需要复制集合，产生大量的无效对象，内存消耗大，同时迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。java.util.concurrent包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。下面我们举个例子说明一下：

ArrayList.remove()和iterator.remove()的区别

public E remove(int paramInt)
{
    rangeCheck(paramInt);//检测输入下标是否合法
    this.modCount += 1;//操作次数+1
    Object localObject = elementData(paramInt);//获取存储的元素
    int i = this.size - paramInt - 1;
    if (i > 0) {
      //移动数组中其他元素位置
      System.arraycopy(this.elementData, paramInt + 1, this.elementData, paramInt, i);
    }
    this.elementData[(--this.size)] = null;//将最后一个元素设置为null
    return localObject;
}
//迭代器中的remove方法
public void remove()
{
     if (this.lastRet < 0) {
        throw new IllegalStateException();
     }
     checkForComodification();
     try
     {
        ArrayList.this.remove(this.lastRet);//调用ArrayList的remove
        this.cursor = this.lastRet;//cursor
        this.lastRet = -1;//避免同时调用两次remove
        this.expectedModCount = ArrayList.this.modCount;//更新数组长度
     }
     catch (IndexOutOfBoundsException localIndexOutOfBoundsException)
     {
        throw new ConcurrentModificationException();
     }
}

        public E remove(int paramInt)：先检测数组下标是否合法，之后操作次数变量+1，然后获取对应下标的元素将其余的元素移动(当i<0时为第一个元素或最后一个元素，就不需要移动其他元素了)，最后将最后一个元素设置为空。移动图解：

       第二个方法为迭代器中的remove方法。当我们在 for 循环里面对集合进行了remove操作时，有时候最后的结果和我们期望的不一样，因为如果想使用remove的话，需要用iterator操作。ArrayList.Iterator 就是一个对数组的遍历，直接 for循环ArrayList，优点是做了 fail-fast 检查，并且增加了在遍历过程中删除的功能。然后我们再来总结下for循环里不能用list.remove（i）的原因：在 for(int i=0; i<list.size();i++) 语句中，假设 list 有4个元素，假如果在 i ＝ 0 的时候调用了list.remove(i),此时就出现了取值错位并且漏值的情况。但是在Iterator 里面，我们可以看到有一行这样的代码 this.cursor = this.lastRet 改变了当前数组的角标。