map遍历进行修改的一些问题

对map,list等进行遍历的时候,不做增加,删除的时候,fori,fore,iterator等方式都没太大区别,当需要在遍历的过程中,增加或删除元素的时候,就会遇到异常了。
具体参考这篇文章:
在foreach循环里进行remove/add操作
具体的remove/add参考上面的文章就好,接下来说一下我最近做的蠢事。

首先说一下错误的做法,在增强for循环里,进行add,和remove操作,会导致modCount和expectCount这2个值不一致。

我在用迭代器遍历Map的时候,先iterator.remove,然后map.put最后抛了异常,一开始心想,用了迭代器进行remove操作了,为什么还会抛这个异常呢,后来拍了拍脑袋,先remove,再add,也破坏了modCount和expectCount这2个值。

最后我用了2个数组,保存了迭代过程中产生的局部遍量,在退出循环之后,从2个数组取值,然后map.put,当然,最后数组取值的 时候又做了点蠢事,数组下标越界了。

+++++++++++++++++++++++我是分界线+++++++++++++++++++++++++
评论区有疑问,那就再补充一下细节。

贴代码

测试代码

先使用HashMap进行测试

public static void main(String[] args) {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("x",new Date());
        map.put("y",new Date());
        Iterator<Map.Entry<String, Object>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<String, Object> next = iterator.next();
            System.out.println(next.getKey());
            map.put("z",new Date());
        }
 }

image.png

根据控制台测试结果,在输出了第一个key x之后,继续执行的时候抛出了java.util.ConcurrentModificationException异常。

我们查看异常堆栈,抛出异常的地方是java.util.HashMap.HashIterator#nextNode,1445行

image.png

根据代码,抛出异常的原因是modCount != expectedModCount

这一行代码说明抛异常的原因就是2个count不相等造成的

变量解释

来看一下modCount和expectedModCount具体代表什么意思。

modCount是HashMap的一个成员变量,用来表示HashMap被修改的次数


image.png

modCount值修改的时候,是在做put/remove等操作的时候


image.png

expectedModCount是HashMap的内部类java.util.HashMap.HashIterator的一个成员变量,初始化值为modCount

image.png

expectedModCount值修改的时候,除了初始化,只有一处调用:java.util.HashMap.HashIterator#remove

image.png

原因分析

前面看了代码了,知道异常抛出的原因是modCount != expectedModCount

看代码,是使用迭代器遍历map,在迭代的过程中执行了put操作,根据代码可知,put操作是会改变modCount的值的,但put操作不会修改expectedModCount,expectedModCount的值只有在调用HashIterator#remove方法的时候才会被修改。

所以只修改了一个值,在执行完一次put操作,进入下一个循环的时候就会抛出异常。

安全容器

评论区也提出了使用安全的容器不会有这个异常。确实是这样,将HashMap换成ConcurrentHashMap,不会抛出这个异常。

可以看到代码完整的执行完了,并没有抛出异常。


image.png

关于安全容器,这里解释2个概念

fail-fast

fail-fast,即快速失败,它是Java集合的一种错误检测机制。当多个线程对集合(非fail-safe的集合类)进行结构上的改变的操作时,有可能会产生fail-fast机制,这个时候就会抛出ConcurrentModificationException(当方法检测到对象的并发修改,但不允许这种修改时就抛出该异常)。

同时需要注意的是,即使不是多线程环境,如果单线程违反了规则,同样也有可能会抛出改异常

HashMap不是并发安全的容器,所以采用的是fail-fast机制。

刚才在看迭代器的源码的时候,expectedModCount的注释就写了这个变量是为了fast-fail准备的。


image.png

fail-safe

在Java中,除了一些普通的集合类以外,还有一些采用了fail-safe机制的集合类。这样的集合容器在遍历时不是直接在集合内容上访问的,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,所以不会触发ConcurrentModificationException。

基于拷贝内容的优点是避免了ConcurrentModificationException,但同样地,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。

java.util.concurrent.ConcurrentHashMap是符合fail-safe语意的,但是并不是迭代是拷贝副本,创建EntrySet的时候,传入的是this,即修改的是自身集合


image.png

注释也作了说明,map的修改会反映到Set上

  • The set is backed by the map, so changes to the map are *reflected in the set, and vice-versa

关于ConcurrentHashMap是否存在拷贝,stackoverflow上有一些问答,供参考

image.png

总结

Java集合类设计时有2种保障机制,为不同场景下安全的使用集合提供了充分的保障。

我们开发时一般使用HashMap会更多,需要并发集合的时候才会考虑使用ConcurrentHashMap。

了解2种机制,可以更好的在实际开发过程中进行应用。

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