Java ConcurrentModificationException异常原因和解决方法

在前面一篇文章中提到，对vector、arraylist在迭代的时候如果同时对其进行修改就会抛出java.util.concurrentmodificationexception异常。下面我们就来讨论以下这个异常出现的原因以及解决办法。

　　以下是本文目录大纲：

　　一.concurrentmodificationexception异常出现的原因

　　二.在单线程环境下的解决办法

　　三.在多线程环境下的解决方法

　　若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正

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

　　先看下面这段代码：

<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>

　　运行结果：

Java ConcurrentModificationException异常原因和解决方法

　　从异常信息可以发现，异常出现在checkforcomodification()方法中。

　　我们不忙看checkforcomodification()方法的具体实现，我们先根据程序的代码一步一步看arraylist源码的实现：

　　首先看arraylist的iterator()方法的具体实现，查看源码发现在arraylist的源码中并没有iterator()这个方法，那么很显然这个方法应该是其父类或者实现的接口中的方法，我们在其父类abstractlist中找到了iterator()方法的具体实现，下面是其实现代码：

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

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

　　从这段代码可以看出返回的是一个指向itr类型对象的引用，我们接着看itr的具体实现，在abstractlist类中找到了itr类的具体实现，它是abstractlist的一个成员内部类，下面这段代码是itr类的所有实现：

<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>

　　首先我们看一下它的几个成员变量：

　　cursor：表示下一个要访问的元素的索引，从next()方法的具体实现就可看出

　　lastret：表示上一个访问的元素的索引

　　expectedmodcount：表示对arraylist修改次数的期望值，它的初始值为modcount。

　　modcount是abstractlist类中的一个成员变量

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

　　该值表示对list的修改次数，查看arraylist的add()和remove()方法就可以发现，每次调用add()方法或者remove()方法就会对modcount进行加1操作。

　　好了，到这里我们再看看上面的程序：

　　当调用list.iterator()返回一个iterator之后，通过iterator的hashnext()方法判断是否还有元素未被访问，我们看一下hasnext()方法，hashnext()方法的实现很简单：

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

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

　　如果下一个访问的元素下标不等于arraylist的大小，就表示有元素需要访问，这个很容易理解，如果下一个访问元素的下标等于arraylist的大小，则肯定到达末尾了。

　　然后通过iterator的next()方法获取到下标为0的元素，我们看一下next()方法的具体实现：

<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>

　　这里是非常关键的地方：首先在next()方法中会调用checkforcomodification()方法，然后根据cursor的值获取到元素，接着将cursor的值赋给lastret，并对cursor的值进行加1操作。初始时，cursor为0，lastret为-1，那么调用一次之后，cursor的值为1，lastret的值为0。注意此时，modcount为0，expectedmodcount也为0。

　　接着往下看，程序中判断当前元素的值是否为2，若为2，则调用list.remove()方法来删除该元素。

　　我们看一下在arraylist中的remove()方法做了什么：

<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>

　　通过remove方法删除元素最终是调用的fastremove()方法，在fastremove()方法中，首先对modcount进行加1操作（因为对集合修改了一次），然后接下来就是删除元素的操作，最后将size进行减1操作，并将引用置为null以方便垃圾收集器进行回收工作。

　　那么注意此时各个变量的值：对于iterator，其expectedmodcount为0，cursor的值为1，lastret的值为0。

　　对于list，其modcount为1，size为0。

　　接着看程序代码，执行完删除操作后，继续while循环，调用hasnext方法()判断，由于此时cursor为1，而size为0，那么返回true，所以继续执行while循环，然后继续调用iterator的next()方法：

　　注意，此时要注意next()方法中的第一句：checkforcomodification()。

　　在checkforcomodification方法中进行的操作是：

<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，则抛出concurrentmodificationexception异常。

　　很显然，此时modcount为1，而expectedmodcount为0，因此程序就抛出了concurrentmodificationexception异常。

　　到这里，想必大家应该明白为何上述代码会抛出concurrentmodificationexception异常了。

　　关键点就在于：调用list.remove()方法导致modcount和expectedmodcount的值不一致。

　　注意，像使用for-each进行迭代实际上也会出现这种问题。

　　既然知道原因了，那么如何解决呢？

　　其实很简单，细心的朋友可能发现在itr类中也给出了一个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>

　　在这个方法中，删除元素实际上调用的就是list.remove()方法，但是它多了一个操作：

<code>expectedmodcount = modcount;</code>

　　因此，在迭代器中如果要删除元素的话，需要调用itr类的remove方法。

　　将上述代码改为下面这样就不会报错了：

<code> </code><code>iterator.remove(); </code><code>//注意这个地方</code>

　　上面的解决办法在单线程环境下适用，但是在多线程下适用吗？看下面一个例子：

<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>

　　有可能有朋友说arraylist是非线程安全的容器，换成vector就没问题了，实际上换成vector还是会出现这种错误。

　　原因在于，虽然vector的方法采用了synchronized进行了同步，但是由于vector是继承的abstarctlist，因此通过iterator来访问容器的话，事实上是不需要获取锁就可以访问。那么显然，由于使用iterator对容器进行访问不需要获取锁，在多线程中就会造成当一个线程删除了元素，由于modcount是abstarctlist的成员变量，因此可能会导致在其他线程中modcount和expectedmodcount值不等。

　　就比如上面的代码中，很显然iterator是线程私有的，

　　初始时，线程1和线程2中的modcount、expectedmodcount都为0，

　　当线程2通过iterator.remove()删除元素时，会修改modcount值为1，并且会修改线程2中的expectedmodcount的值为1，

　　而此时线程1中的expectedmodcount值为0，虽然modcount不是volatile变量，不保证线程1一定看得到线程2修改后的modcount的值，但是也有可能看得到线程2对modcount的修改，这样就有可能导致线程1中比较expectedmodcount和modcount不等，而抛出异常。

　　因此一般有2种解决办法：

　　1）在使用iterator迭代的时候使用synchronized或者lock进行同步；

　　2）使用并发容器copyonwritearraylist代替arraylist和vector。

　　关于并发容器的内容将在下一篇文章中讲述。

　　参考资料：

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

Java ConcurrentModificationException异常原因和解决方法

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