Java集合04——fail-fast&fail-safe 详解

在前几个回合中，我们已经详细了解过了 Java 集合中的List、Set 和 Map，对这部分内容感兴趣的朋友可以关注我的公众号「Java面典」了解。今天我们将为各位介绍集合的失败机制——fail-fast与fail-safe。

fail-fast（快速失败）

现象

在用迭代器遍历集合对象的时候，如果此时对集合对象进行了增加、删除、修改操作的时候，会抛出Concurrent Modification Exception。

原理

• modCount ：表示集合的修改次数，包括了调用集合本身修改方法（如 add、remove）进行的修改和调用集合迭代器修改方法进行的修改；
• expectedmodCount：表示迭代器对集合进行修改的次数；
• 当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 是否与 expectedmodCount 相等，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

说明

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（迭代过程中被修改）。

场景

以下两种场景会导致 fail-fast：

1. 单线程环境：在遍历过程中，修改了集合，会发生 fail-fast 异常；
2. 多线程环境：一个线程正在遍历集合的时候，另一个线程对集合进行了修改，会导致遍历线程发生 fail-fast。

fail-safe（安全失败）

现象

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在原集合遍历的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。

原理

由于遍历是在拷贝集合上进行的，而修改是在原集合上执行的。所以对原集合的修改，并不会导致异常的发生。

说明

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。

存在的问题

fail-safe 虽然不会抛出 ConcurrentModificationException 异常，但是也存在其问题：

1. 因为需要复制集合对象，导致内存开销大；
2. 因为循环是在复制集合上进行的，所以无法保证数据的一致性。

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