GitHub 1.7k Star 的 Java工程師成神之路 ，不來了解一下嗎? ，真的不來了解一下嗎?
，真的确定不來了解一下嗎?
在阿裡巴巴Java開發手冊中，有這樣一條規定：

但是手冊中并沒有給出具體原因，本文就來深入分析一下該規定背後的思考。
foreach循環
Foreach循環（Foreach loop）是計算機程式設計語言中的一種控制流程語句，通常用來循環周遊數組或集合中的元素。
Java語言從JDK 1.5.0開始引入foreach循環。在周遊數組、集合方面，foreach為開發人員提供了極大的友善。
foreach 文法格式如下：
for(元素類型t 元素變量x : 周遊對象obj){
引用了x的java語句;
}
以下執行個體示範了 普通for循環 和 foreach循環使用：
public static void main(String[] args) {
// 使用ImmutableList初始化一個List
List<String> userNames = ImmutableList.of("Hollis", "hollis", "HollisChuang", "H");
System.out.println("使用for循環周遊List");
for (int i = 0; i < userNames.size(); i++) {
System.out.println(userNames.get(i));
}
System.out.println("使用foreach周遊List");
for (String userName : userNames) {
System.out.println(userName);
}
}
以上代碼運作輸出結果為：
使用for循環周遊List
Hollis
hollis
HollisChuang
H
使用foreach周遊List
Hollis
hollis
HollisChuang
H
可以看到，使用foreach文法周遊集合或者數組的時候，可以起到和普通for循環同樣的效果，并且代碼更加簡潔。是以，foreach循環也通常也被稱為增強for循環。
但是，作為一個合格的程式員，我們不僅要知道什麼是增強for循環，還需要知道增強for循環的原理是什麼？
其實，增強for循環也是Java給我們提供的一個文法糖，如果将以上代碼編譯後的class檔案進行反編譯（使用jad工具）的話，可以得到以下代碼：
Iterator iterator = userNames.iterator();
do
{
if(!iterator.hasNext())
break;
String userName = (String)iterator.next();
if(userName.equals("Hollis"))
userNames.remove(userName);
} while(true);
System.out.println(userNames);
可以發現，原本的增強for循環，其實是依賴了while循環和Iterator實作的。（請記住這種實作方式，後面會用到！）
問題重制
規範中指出不讓我們在foreach循環中對集合元素做add/remove操作，那麼，我們嘗試着做一下看看會發生什麼問題。
// 使用雙括弧文法（double-brace syntax）建立并初始化一個List
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (int i = 0; i < userNames.size(); i++) {
if (userNames.get(i).equals("Hollis")) {
userNames.remove(i);
}
}
System.out.println(userNames);
以上代碼，首先使用雙括弧文法（double-brace syntax）建立并初始化一個List，其中包含四個字元串，分别是Hollis、hollis、HollisChuang和H。
然後使用普通for循環對List進行周遊，删除List中元素内容等于Hollis的元素。然後輸出List，輸出結果如下：
[hollis, HollisChuang, H]
以上是哪使用普通的for循環在周遊的同時進行删除，那麼，我們再看下，如果使用增強for循環的話會發生什麼：
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (String userName : userNames) {
if (userName.equals("Hollis")) {
userNames.remove(userName);
}
}
System.out.println(userNames);
以上代碼，使用增強for循環周遊元素，并嘗試删除其中的Hollis字元串元素。運作以上代碼，會抛出以下異常：
java.util.ConcurrentModificationException
同樣的，讀者可以嘗試下在增強for循環中使用add方法添加元素，結果也會同樣抛出該異常。
之是以會出現這個異常，是因為觸發了一個Java集合的錯誤檢測機制——fail-fast 。
fail-fast
接下來，我們就來分析下在增強for循環中add/remove元素的時候會抛出java.util.ConcurrentModificationException的原因，即解釋下到底什麼是fail-fast進制，fail-fast的原理等。
fail-fast，即快速失敗，它是Java集合的一種錯誤檢測機制。當多個線程對集合（非fail-safe的集合類）進行結構上的改變的操作時，有可能會産生fail-fast機制，這個時候就會抛出ConcurrentModificationException（當方法檢測到對象的并發修改，但不允許這種修改時就抛出該異常）。
同時需要注意的是，即使不是多線程環境，如果單線程違反了規則，同樣也有可能會抛出改異常。
那麼，在增強for循環進行元素删除，是如何違反了規則的呢？
要分析這個問題，我們先将增強for循環這個文法糖進行解糖，得到以下代碼：
public static void main(String[] args) {
// 使用ImmutableList初始化一個List
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
Iterator iterator = userNames.iterator();
do
{
if(!iterator.hasNext())
break;
String userName = (String)iterator.next();
if(userName.equals("Hollis"))
userNames.remove(userName);
} while(true);
System.out.println(userNames);
}
然後運作以上代碼，同樣會抛出異常。我們來看一下ConcurrentModificationException的完整堆棧：
通過異常堆棧我們可以到，異常發生的調用鍊ForEachDemo的第23行，
Iterator.next
調用了
Iterator.checkForComodification
方法 ，而異常就是checkForComodification方法中抛出的。
其實，經過debug後，我們可以發現，如果remove代碼沒有被執行過，iterator.next這一行是一直沒報錯的。抛異常的時機也正是remove執行之後的的那一次next方法的調用。
我們直接看下checkForComodification方法的代碼，看下抛出異常的原因：
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
代碼比較簡單，
modCount != expectedModCount
的時候，就會抛出
ConcurrentModificationException
。
那麼，就來看一下，remove/add 操作室如何導緻modCount和expectedModCount不相等的吧。
remove/add 做了什麼
首先，我們要搞清楚的是，到底modCount和expectedModCount這兩個變量都是個什麼東西。
通過翻源碼，我們可以發現：
- modCount是ArrayList中的一個成員變量。它表示該集合實際被修改的次數。
- expectedModCount 是 ArrayList中的一個内部類——Itr中的成員變量。expectedModCount表示這個疊代器期望該集合被修改的次數。其值是在ArrayList.iterator方法被調用的時候初始化的。隻有通過疊代器對集合進行操作，該值才會改變。
- Itr是一個Iterator的實作，使用ArrayList.iterator方法可以擷取到的疊代器就是Itr類的執行個體。
他們之間的關系如下：
class ArrayList{
private int modCount;
public void add();
public void remove();
private class Itr implements Iterator<E> {
int expectedModCount = modCount;
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
}
其實，看到這裡，大概很多人都能猜到為什麼remove/add 操作之後，會導緻expectedModCount和modCount不想等了。
通過翻閱代碼，我們也可以發現，remove方法核心邏輯如下：
可以看到，它隻修改了modCount，并沒有對expectedModCount做任何操作。
簡單總結一下，之是以會抛出ConcurrentModificationException異常，是因為我們的代碼中使用了增強for循環，而在增強for循環中，集合周遊是通過iterator進行的，但是元素的add/remove卻是直接使用的集合類自己的方法。這就導緻iterator在周遊的時候，會發現有一個元素在自己不知不覺的情況下就被删除/添加了，就會抛出一個異常，用來提示使用者，可能發生了并發修改！
正确姿勢
至此，我們介紹清楚了不能在foreach循環體中直接對集合進行add/remove操作的原因。
但是，很多時候，我們是有需求需要過濾集合的，比如删除其中一部分元素，那麼應該如何做呢？有幾種方法可供參考：
1、直接使用普通for循環進行操作
我們說不能在foreach中進行，但是使用普通的for循環還是可以的，因為普通for循環并沒有用到Iterator的周遊，是以壓根就沒有進行fail-fast的檢驗。
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (int i = 0; i < 1; i++) {
if (userNames.get(i).equals("Hollis")) {
userNames.remove(i);
}
}
System.out.println(userNames);
這種方案其實存在一個問題，那就是remove操作會改變List中元素的下标，可能存在漏删的情況。
2、直接使用Iterator進行操作
除了直接使用普通for循環以外，我們還可以直接使用Iterator提供的remove方法。
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
Iterator iterator = userNames.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
if (iterator.next().equals("Hollis")) {
iterator.remove();
}
}
System.out.println(userNames);
如果直接使用Iterator提供的remove方法，那麼就可以修改到expectedModCount的值。那麼就不會再抛出異常了。其實作代碼如下：
3、使用Java 8中提供的filter過濾
Java 8中可以把集合轉換成流，對于流有一種filter操作， 可以對原始 Stream 進行某項測試，通過測試的元素被留下來生成一個新 Stream。
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
userNames = userNames.stream().filter(userName -> !userName.equals("Hollis")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(userNames);
4、使用增強for循環其實也可以
如果，我們非常确定在一個集合中，某個即将删除的元素隻包含一個的話， 比如對Set進行操作，那麼其實也是可以使用增強for循環的，隻要在删除之後，立刻結束循環體，不要再繼續進行周遊就可以了，也就是說不讓代碼執行到下一次的next方法。
List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (String userName : userNames) {
if (userName.equals("Hollis")) {
userNames.remove(userName);
break;
}
}
System.out.println(userNames);
5、直接使用fail-safe的集合類
在Java中，除了一些普通的集合類以外，還有一些采用了fail-safe機制的集合類。這樣的集合容器在周遊時不是直接在集合内容上通路的，而是先複制原有集合内容，在拷貝的集合上進行周遊。
由于疊代時是對原集合的拷貝進行周遊，是以在周遊過程中對原集合所作的修改并不能被疊代器檢測到，是以不會觸發ConcurrentModificationException。
ConcurrentLinkedDeque<String> userNames = new ConcurrentLinkedDeque<String>() {{
add("Hollis");
add("hollis");
add("HollisChuang");
add("H");
}};
for (String userName : userNames) {
if (userName.equals("Hollis")) {
userNames.remove();
}
}
基于拷貝内容的優點是避免了ConcurrentModificationException，但同樣地，疊代器并不能通路到修改後的内容，即：疊代器周遊的是開始周遊那一刻拿到的集合拷貝，在周遊期間原集合發生的修改疊代器是不知道的。
java.util.concurrent包下的容器都是安全失敗，可以在多線程下并發使用，并發修改。
總結
我們使用的增強for循環，其實是Java提供的文法糖，其實作原理是借助Iterator進行元素的周遊。
但是如果在周遊過程中，不通過Iterator，而是通過集合類自身的方法對集合進行添加/删除操作。那麼在Iterator進行下一次的周遊時，經檢測發現有一次集合的修改操作并未通過自身進行，那麼可能是發生了并發被其他線程執行的，這時候就會抛出異常，來提示使用者可能發生了并發修改，這就是所謂的fail-fast機制。
當然還是有很多種方法可以解決這類問題的。比如使用普通for循環、使用Iterator進行元素删除、使用Stream的filter、使用fail-safe的類等。
本文首發自微信公衆号：Hollis