【原创】快速失败机制&失败安全机制

这是why技术的第29篇原创文章

之前在写《这道Java基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》这篇文章时，我在8.1小节提到了快速失败和失败安全机制。

但是我发现当我搜索"快速失败"或"失败安全"的时候，检索出来的结果百分之90以上都是在说Java集合中是怎么实现快速失败或失败安全的。

在我看来，说到快速失败、失败安全时，我们首先想到的应该是这是一种机制、一种思想、一种模式，它属于系统设计范畴，其次才应该想到它的各种应用场景和具体实现。而不是立马想到了集合，这样就有点本末倒置的感觉了。

可以看一下wiki上对于快速失败和失败安全的描述：

快速失败：http://en.wikipedia.org/wiki/Fail-fast

失败安全：http://en.wikipedia.org/wiki/Fail-safe

简而言之：系统运行中，如果有错误发生，那么系统立即结束，这种设计就是快速失败。系统运行中，如果有错误发生，系统不会停止运行，它忽略错误（但是会有地方记录下来），继续运行，这种设计就是失败安全。

本文就对比一下Java集合中的快速失败、失败安全和Dubbo框架中的快速失败、失败安全。

读完之后，你就知道Java集合中实现和Dubbo中的实现就大不一样。

没有谁比谁好，只有结合场景而言，谁比谁更合适而已。

Java集合-快速失败

**现象：**在用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了增加、删除、修改操作，则会抛出ConcurrentModificationException。

**原理：**迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前，都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值，是的话就返回遍历；否则抛出ConcurrentModificationException异常，终止遍历。

**注意：**这里异常的抛出条件是检测到 modCount！=expectedmodCount 这个条件。如果集合发生变化时修改modCount值刚好又设置为了expectedmodCount值，则异常不会抛出。因此，不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的bug。

**场景：**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）。

上面的知识点我在《这道Java基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》这篇文章中第三小节已经抽丝剥茧般的详细说明了，有兴趣的可以阅读一下：

Java集合-失败安全

**现象：**采用失败安全机制的集合容器，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。

**原理：**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。

**缺点：**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。这也就是他的缺点，同时，由于是需要拷贝的，所以比较吃内存。

**场景：**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。

比如之前文章说到的CopyOnWriteArrayList：

集合部分涉及到的参考链接：https://www.cnblogs.com/ygj0930/p/6543350.html

Dubbo中的集群容错

在描述快速失败和失败安全在Dubbo中的体现之前，我们必须先说说Dubbo中的集群容错机制，因为快速失败和失败安全是其容错机制中的一种。

还是看之前出现的图片：

其中，集群 Cluster 用途是将多个服务提供者合并为一个 Cluster Invoker，并将这个 Invoker 暴露给服务消费者。这样一来，服务消费者只需通过这个 Invoker 进行远程调用即可，至于具体调用哪个服务提供者，以及调用失败后如何处理等问题，现在都交给集群模块去处理。

集群模块是服务提供者和服务消费者的中间层，为服务消费者屏蔽了服务提供者的情况，这样服务消费者就可以专心处理远程调用相关事宜。

对于容错方式官网上是这样的说的：

注意哦，官网说的是主要提供了这样几种，并没有完全列举，通过查看源码你可以看到：

org.apache.dubbo.rpc.cluster.support.AbstractClusterInvoker

有九个实现类，说明官方提供了九种容错方式供你选择：

而本文主要讨论的是：

org.apache.dubbo.rpc.cluster.support.FailfastClusterInvoker org.apache.dubbo.rpc.cluster.support.FailsafeClusterInvoker

搭建Demo项目

为了方便演示快速失败和失败安全在Dubbo中的体现，我们需要先搭建一个简单的Demo项目，搭建过程我就不演示了，这一小节仅对Demo的关键地方进行说明：

服务端接口如下:

服务端接口实现如下:

休眠3秒，模拟业务超时。

服务端Dubbo xml配置如下:

消费端Dubbo xml配置如下：

消费端在Test类中消费如下：

Dubbo中的快速失败

快速失败对应的实现类是：

org.apache.dubbo.rpc.cluster.support.FailfastClusterInvoker

启用该实现类，只需要在Dubbo xml中指定cluster属性为failfast：

先看一下实现类上的注释是怎么写的：

Execute exactly once, which means this policy will throw an exception immediately in case of an invocation error. Usually used for non-idempotent write operations。

FailfastClusterInvoker 只会进行一次调用，失败后立即抛出异常。适用于幂等操作，比如新增记录。

实现类的源码如下：

执行结果如下：

Dubbo中的失败安全

失败安全对应的实现类是：

org.apache.dubbo.rpc.cluster.support.FailsafeClusterInvoker

启用该实现类，只需要在Dubbo xml中指定cluster属性为failsafe：

先看一下实现类上的注释是怎么写的：

When invoke fails, log the error message and ignore this error by returning an empty Result. Usually used to write audit logs and other operations

FailsafeClusterInvoker 是一种失败安全的 Cluster Invoker。所谓的失败安全是指，当调用过程中出现异常时，FailsafeClusterInvoker 仅会打印异常，而不会抛出异常。适用于写入审计日志等操作。

实现类的源码如下：

执行效果如下，首先可以看到超时异常被捕获：

所以虽然超时了，但是在Test类中，还是打印出了returnStr：

文章背后的故事

本周输出这篇文章实属不易。

由于周六公司年会与运动会，我有幸当选了某队队长，所以本周周一到周五工作之外的时间都在忙碌着运动会的物质筹备、数据统计等相关工作。仅仅有早起的一小会空挡时间能随手翻翻书，但是写文章时间是不够的。

周六活动开始，从早上6点30分起床，到晚上23点做完最后的收尾工作，忙碌了整整一天。所幸的是我所在的小队在10支队伍中脱颖而出，勇夺第一。

在战况异常激烈的拔河环节，在所有拉拉队员整齐划一，嘶声呐喊的口号声中，参赛队员体现出的那种坚韧不拔、咬牙死撑的精神，深深的打动了我。一共有两次轮空的机会，我们队伍都与之擦肩而过，但是我们一次又一次的击败了实力强劲的对手，还是握住了总决赛拔河的绳子。由于对手轮空一轮，所以体力充沛，我们遗憾告负。但是在裁判没有吹哨之前，我们永不言弃。

所有项目比完之后，我所在队伍最终的总积分排名第一。在最终结果没有宣布之前，我们永不言弃。

周日，和我从小一起长大的表姐结婚，早上7点多去现场帮忙。中午吃饭时我都没敢喝太多酒，因为我想着这周的文章还没写，我得保持清醒。但是看到姐姐和姐夫站在大荧幕下的那一刻，我还是感动的热泪盈眶。下午陪家人玩了一下午。晚上到家之后已经非常疲倦了，但是我还是输出了这篇文章。

女朋友问我这周能不能不写，我想了一下说：不能。因为那一瞬间我想到了，路遥先生在《早晨从中午开始》中的一句话：只有初恋般的热情和宗教般的意志，人才有可能成就某种事业。

这也和年会中的一页PPT非常的符合：把你的全部，奉献给你热爱的一切。

我是一个普通的程序员，但是我热爱这个行业。

最后说一句

如果把Java集合的实现和Dubbo框架的实现分开来看，感觉这是两个不同的知识点，但是再往上抽离，可以发现它们都是快速失败机制与失败安全机制的实现方式。还是有着千丝万缕的联系。

还是之前说的，快速失败机制与失败安全机制，没有谁比谁好，只有结合场景而言，谁比谁更合适而已。

与本文相关的文章还有下面两篇，欢迎阅读：

《这道Java基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》

《这道Java基础题真的有坑！我也没想到还有续集。》

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