Java 集合框架04-fail-fast總結(jié)

上一篇我們介紹了ArrayList的相關(guān)源碼，這篇我們將了解一下fail-fast機(jī)制的相關(guān)知識(shí)

fail-fast的簡(jiǎn)介

fail-fast的相關(guān)示例

fail-fast的解決辦法

fail-fast的原理

解決fail-fast的原理

fail-fast的簡(jiǎn)介

fail-fast機(jī)制是java 集合的一種錯(cuò)誤機(jī)制。 當(dāng)多個(gè)線程對(duì)同一個(gè)集合的內(nèi)容進(jìn)行操作時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生fail-fast事件。

例如：當(dāng)線程A通過(guò)iterator迭代器(或者 For和RandomAccess)來(lái)訪問(wèn)集合時(shí)，線程B對(duì)集合的內(nèi)容進(jìn)行了修改，則線程A在訪問(wèn)集合時(shí)就會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常，產(chǎn)生fail-fast事件。

fail-fast的相關(guān)示例

package com.jay.collection; import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; /** * Created by xiang.wei on 2018/3/4 * * @author xiang.wei */ public class FailFastTest { /** * */ private static List globalList = new ArrayList(); /** * 線程one,two,three同時(shí)啟動(dòng)，線程one向globalList中添加元素0，1，2，3，4，5，然后遍歷打印 * 線程two 與此同時(shí)也向globalList中添加元素10，11，12，13，14，15，然后遍歷打印， * 線程three 同時(shí)也在移除globalList中元素0，1，2，3，4，5，然后遍歷打印 * */ public static void main(String[] args) { new ThreadOne().start(); new ThreadTwo().start(); new ThreadThree().start(); } /** * 向globalList中添加元素0，1，2，3，4，5，然后遍歷打印 */ private static class ThreadOne extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 6; i++) { globalList.add(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } /** * 向globalList中添加元素10，11，12，13，14，15，然后遍歷打印 */ private static class ThreadTwo extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 10; i < 16; i++) { globalList.add(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } /** * 移除globalList中元素0，1，2，3，4，5，然后遍歷打印 */ private static class ThreadThree extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 6; i++) { globalList.remove(String.valueOf(i)); printAll(globalList); } } } private static void printAll(List testList) { Iterator testIter = testList.iterator(); while (testIter.hasNext()) { System.out.println((testIter.next())); } } }

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fail-fast的解決辦法

按照J(rèn)ava api文檔的建議，在多線程環(huán)境中我們需要選用java.util.concurrent包下的CopyOnWriteArrayList集合，

即將

private static List globalList = new ArrayList();

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替換成

private static List globalList = new CopyOnWriteArrayList();

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fail-fast的原理

我們此處以ArrayList為例，其Iterator的實(shí)現(xiàn)是在AbstractList中

private class Itr implements Iterator { int cursor = 0; int expectedModCount = modCount; 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 { AbstractList.this.remove(lastRet); if (lastRet < cursor) cursor--; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { throw new ConcurrentModificationException(); } } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }

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首先，定義一個(gè)實(shí)例變量

protected transient int modCount = 0;

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當(dāng)實(shí)例化一個(gè)迭代器Itr時(shí)，會(huì)將modCount的值賦給expectedModCount，以后每次迭代時(shí)都會(huì)檢查這兩個(gè)值是否相等，如果不相等則會(huì)拋出ConcurrentModificationException。顯然，expectedModCount不會(huì)改變，那么哪些操作會(huì)修改modCount的值呢？

（ps: 這也解釋了為啥iterator為啥可以直接移除當(dāng)前元素）

public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { //增加modCount的值 modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } public E remove(int index) { rangeCheck(index); //增加modCount的值 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; }

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從上述源碼中我們可以看出 add，remove方法修改modCount的值。

解決fail-fast的原理

我們接著看看CopyOnWriteArrayList是如何解決fail-fast的問(wèn)題的。

首先CopyOnWriteArrayList的定義

public class CopyOnWriteArrayList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

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CopyOnWriteArrayList直接實(shí)現(xiàn)了List,其iterator的迭代器COWIterator是在自身類實(shí)現(xiàn)的。

static final class COWIterator implements ListIterator { private final Object[] snapshot; /** Index of element to be returned by subsequent call to next. */ private int cursor; private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) { cursor = initialCursor; snapshot = elements; } public boolean hasNext() { return cursor < snapshot.length; } public boolean hasPrevious() { return cursor > 0; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { if (! hasNext()) throw new NoSuchElementException(); return (E) snapshot[cursor++]; }

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(01) 和ArrayList繼承于AbstractList不同，CopyOnWriteArrayList沒(méi)有繼承于AbstractList，它僅僅只是實(shí)現(xiàn)了List接口。

(02) ArrayList的iterator()函數(shù)返回的Iterator是在AbstractList中實(shí)現(xiàn)的；而CopyOnWriteArrayList是自己實(shí)現(xiàn)Iterator。

(03) ArrayList的Iterator實(shí)現(xiàn)類中調(diào)用next()時(shí)，會(huì)“調(diào)用checkForComodification()比較‘expectedModCount’和‘modCount’的大小”；但是，CopyOnWriteArrayList的Iterator實(shí)現(xiàn)類中，沒(méi)有所謂的checkForComodification()，更不會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常！

引用

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308762.html

Java 任務(wù)調(diào)度

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