Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

在前面一篇文章中提到，對vector、arraylist在疊代的時候如果同時對其進行修改就會抛出java.util.concurrentmodificationexception異常。下面我們就來讨論以下這個異常出現的原因以及解決辦法。

　　以下是本文目錄大綱：

　　一.concurrentmodificationexception異常出現的原因

　　二.在單線程環境下的解決辦法

　　三.在多線程環境下的解決方法

　　若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正

　　請尊重作者勞動成果，轉載請标明原文連結：

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

　　先看下面這段代碼：

<code>public</code> <code>class</code> <code>test {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(string[] args) {</code>

<code> </code><code>arraylist<integer> list = </code><code>new</code> <code>arraylist<integer>();</code>

<code> </code><code>iterator<integer> iterator = list.iterator();</code>

<code> </code><code>while</code><code>(iterator.hasnext()){</code>

<code> </code><code>integer integer = iterator.next();</code>

<code> </code><code>if</code><code>(integer==</code><code>2</code><code>)</code>

<code> </code><code>list.remove(integer);</code>

　　運作結果：

Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

　　從異常資訊可以發現，異常出現在checkforcomodification()方法中。

　　我們不忙看checkforcomodification()方法的具體實作，我們先根據程式的代碼一步一步看arraylist源碼的實作：

　　首先看arraylist的iterator()方法的具體實作，檢視源碼發現在arraylist的源碼中并沒有iterator()這個方法，那麼很顯然這個方法應該是其父類或者實作的接口中的方法，我們在其父類abstractlist中找到了iterator()方法的具體實作，下面是其實作代碼：

<code>public</code> <code>iterator<e> iterator() {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>new</code> <code>itr();</code>

　　從這段代碼可以看出傳回的是一個指向itr類型對象的引用，我們接着看itr的具體實作，在abstractlist類中找到了itr類的具體實作，它是abstractlist的一個成員内部類，下面這段代碼是itr類的所有實作：

<code>private</code> <code>class</code> <code>itr </code><code>implements</code> <code>iterator<e> {</code>

<code> </code><code>int</code> <code>cursor = </code><code>0</code><code>;</code>

<code> </code><code>int</code> <code>lastret = -</code><code>1</code><code>;</code>

<code> </code><code>int</code> <code>expectedmodcount = modcount;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>boolean</code> <code>hasnext() {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>cursor != size();</code>

<code> </code><code>public</code> <code>e next() {</code>

<code> </code><code>checkforcomodification();</code>

<code> </code><code>e next = get(cursor);</code>

<code> </code><code>lastret = cursor++;</code>

<code> </code><code>return</code> <code>next;</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(indexoutofboundsexception e) {</code>

<code> </code><code>checkforcomodification();</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>nosuchelementexception();</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>remove() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(lastret == -</code><code>1</code><code>)</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>illegalstateexception();</code>

<code> </code><code>abstractlist.</code><code>this</code><code>.remove(lastret);</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(lastret < cursor)</code>

<code> </code><code>cursor--;</code>

<code> </code><code>lastret = -</code><code>1</code><code>;</code>

<code> </code><code>expectedmodcount = modcount;</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>concurrentmodificationexception();</code>

<code> </code><code>final</code> <code>void</code> <code>checkforcomodification() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(modcount != expectedmodcount)</code>

　　首先我們看一下它的幾個成員變量：

　　cursor：表示下一個要通路的元素的索引，從next()方法的具體實作就可看出

　　lastret：表示上一個通路的元素的索引

　　expectedmodcount：表示對arraylist修改次數的期望值，它的初始值為modcount。

　　modcount是abstractlist類中的一個成員變量

<code>protected</code> <code>transient</code> <code>int</code> <code>modcount = </code><code>0</code><code>;</code>

　　該值表示對list的修改次數，檢視arraylist的add()和remove()方法就可以發現，每次調用add()方法或者remove()方法就會對modcount進行加1操作。

　　好了，到這裡我們再看看上面的程式：

　　當調用list.iterator()傳回一個iterator之後，通過iterator的hashnext()方法判斷是否還有元素未被通路，我們看一下hasnext()方法，hashnext()方法的實作很簡單：

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>hasnext() {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>cursor != size();</code>

　　如果下一個通路的元素下标不等于arraylist的大小，就表示有元素需要通路，這個很容易了解，如果下一個通路元素的下标等于arraylist的大小，則肯定到達末尾了。

　　然後通過iterator的next()方法擷取到下标為0的元素，我們看一下next()方法的具體實作：

<code>public</code> <code>e next() {</code>

<code> </code><code>checkforcomodification();</code>

<code> </code><code>e next = get(cursor);</code>

<code> </code><code>lastret = cursor++;</code>

<code> </code><code>return</code> <code>next;</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(indexoutofboundsexception e) {</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>nosuchelementexception();</code>

　　這裡是非常關鍵的地方：首先在next()方法中會調用checkforcomodification()方法，然後根據cursor的值擷取到元素，接着将cursor的值賦給lastret，并對cursor的值進行加1操作。初始時，cursor為0，lastret為-1，那麼調用一次之後，cursor的值為1，lastret的值為0。注意此時，modcount為0，expectedmodcount也為0。

　　接着往下看，程式中判斷目前元素的值是否為2，若為2，則調用list.remove()方法來删除該元素。

　　我們看一下在arraylist中的remove()方法做了什麼：

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>remove(object o) {</code>

<code> </code><code>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>index = </code><code>0</code><code>; index < size; index++)</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(elementdata[index] == </code><code>null</code><code>) {</code>

<code> </code><code>fastremove(index);</code>

<code> </code><code>return</code> <code>true</code><code>;</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(o.equals(elementdata[index])) {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>false</code><code>;</code>

<code>private</code> <code>void</code> <code>fastremove(</code><code>int</code> <code>index) {</code>

<code> </code><code>modcount++;</code>

<code> </code><code>int</code> <code>nummoved = size - index - </code><code>1</code><code>;</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(nummoved > </code><code>0</code><code>)</code>

<code> </code><code>system.arraycopy(elementdata, index+</code><code>1</code><code>, elementdata, index,</code>

<code> </code><code>nummoved);</code>

<code> </code><code>elementdata[--size] = </code><code>null</code><code>; </code><code>// let gc do its work</code>

　　通過remove方法删除元素最終是調用的fastremove()方法，在fastremove()方法中，首先對modcount進行加1操作（因為對集合修改了一次），然後接下來就是删除元素的操作，最後将size進行減1操作，并将引用置為null以友善垃圾收集器進行回收工作。

　　那麼注意此時各個變量的值：對于iterator，其expectedmodcount為0，cursor的值為1，lastret的值為0。

　　對于list，其modcount為1，size為0。

　　接着看程式代碼，執行完删除操作後，繼續while循環，調用hasnext方法()判斷，由于此時cursor為1，而size為0，那麼傳回true，是以繼續執行while循環，然後繼續調用iterator的next()方法：

　　注意，此時要注意next()方法中的第一句：checkforcomodification()。

　　在checkforcomodification方法中進行的操作是：

<code>final</code> <code>void</code> <code>checkforcomodification() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(modcount != expectedmodcount)</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>concurrentmodificationexception();</code>

　　如果modcount不等于expectedmodcount，則抛出concurrentmodificationexception異常。

　　很顯然，此時modcount為1，而expectedmodcount為0，是以程式就抛出了concurrentmodificationexception異常。

　　到這裡，想必大家應該明白為何上述代碼會抛出concurrentmodificationexception異常了。

　　關鍵點就在于：調用list.remove()方法導緻modcount和expectedmodcount的值不一緻。

　　注意，像使用for-each進行疊代實際上也會出現這種問題。

　　既然知道原因了，那麼如何解決呢？

　　其實很簡單，細心的朋友可能發現在itr類中也給出了一個remove()方法：

<code>public</code> <code>void</code> <code>remove() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(lastret == -</code><code>1</code><code>)</code>

<code> </code><code>throw</code> <code>new</code> <code>illegalstateexception();</code>

<code> </code><code>checkforcomodification();</code>

<code> </code><code>abstractlist.</code><code>this</code><code>.remove(lastret);</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(lastret < cursor)</code>

<code> </code><code>cursor--;</code>

<code> </code><code>lastret = -</code><code>1</code><code>;</code>

<code> </code><code>expectedmodcount = modcount;</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(indexoutofboundsexception e) {</code>

　　在這個方法中，删除元素實際上調用的就是list.remove()方法，但是它多了一個操作：

<code>expectedmodcount = modcount;</code>

　　是以，在疊代器中如果要删除元素的話，需要調用itr類的remove方法。

　　将上述代碼改為下面這樣就不會報錯了：

<code> </code><code>iterator.remove(); </code><code>//注意這個地方</code>

　　上面的解決辦法在單線程環境下适用，但是在多線程下适用嗎？看下面一個例子：

<code> </code><code>static</code> <code>arraylist<integer> list = </code><code>new</code> <code>arraylist<integer>();</code>

<code> </code><code>thread thread1 = </code><code>new</code> <code>thread(){</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>

<code> </code><code>iterator<integer> iterator = list.iterator();</code>

<code> </code><code>while</code><code>(iterator.hasnext()){</code>

<code> </code><code>integer integer = iterator.next();</code>

<code> </code><code>system.out.println(integer);</code>

<code> </code><code>thread.sleep(</code><code>100</code><code>);</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(interruptedexception e) {</code>

<code> </code><code>e.printstacktrace();</code>

<code> </code><code>thread thread2 = </code><code>new</code> <code>thread(){</code>

<code> </code><code>if</code><code>(integer==</code><code>2</code><code>)</code>

<code> </code><code>iterator.remove(); </code>

<code> </code><code>thread1.start();</code>

<code> </code><code>thread2.start();</code>

　　有可能有朋友說arraylist是非線程安全的容器，換成vector就沒問題了，實際上換成vector還是會出現這種錯誤。

　　原因在于，雖然vector的方法采用了synchronized進行了同步，但是由于vector是繼承的abstarctlist，是以通過iterator來通路容器的話，事實上是不需要擷取鎖就可以通路。那麼顯然，由于使用iterator對容器進行通路不需要擷取鎖，在多線程中就會造成當一個線程删除了元素，由于modcount是abstarctlist的成員變量，是以可能會導緻在其他線程中modcount和expectedmodcount值不等。

　　就比如上面的代碼中，很顯然iterator是線程私有的，

　　初始時，線程1和線程2中的modcount、expectedmodcount都為0，

　　當線程2通過iterator.remove()删除元素時，會修改modcount值為1，并且會修改線程2中的expectedmodcount的值為1，

　　而此時線程1中的expectedmodcount值為0，雖然modcount不是volatile變量，不保證線程1一定看得到線程2修改後的modcount的值，但是也有可能看得到線程2對modcount的修改，這樣就有可能導緻線程1中比較expectedmodcount和modcount不等，而抛出異常。

　　是以一般有2種解決辦法：

　　1）在使用iterator疊代的時候使用synchronized或者lock進行同步；

　　2）使用并發容器copyonwritearraylist代替arraylist和vector。

　　關于并發容器的内容将在下一篇文章中講述。

　　參考資料：

文末加上原文連結：[http://wely.iteye.com/blog/2324814]

Java ConcurrentModificationException異常原因和解決方法

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