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fail-fast(通过ArrayList来说明原理,解决方法)

热度:48   发布时间:2023-09-15 07:16:36.0

fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时,就可能会产生fail-fast事件。

例如:当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中,若该集合的内容被其他线程所改变了;那么线程A访问集合时,就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。

import java.util.*;

import java.util.concurrent.*;

/*

* @desc java集合中Fast-Fail的测试程序。

*

*  fast-fail事件产生的条件:当多个线程对Collection进行操作时,若其中某一个线程通过iterator去遍历集合时,该集合的内容被其他线程所改变;则会抛出ConcurrentModificationException异常。

*  fast-fail解决办法:通过util.concurrent集合包下的相应类去处理,则不会产生fast-fail事件。

*

*  本例中,分别测试ArrayList和CopyOnWriteArrayList这两种情况。ArrayList会产生fast-fail事件,而CopyOnWriteArrayList不会产生fast-fail事件。

*  (01) 使用ArrayList时,会产生fast-fail事件,抛出ConcurrentModificationException异常;定义如下:

*            private static List<String> list = new ArrayList<String>();

*  (02) 使用时CopyOnWriteArrayList,不会产生fast-fail事件;定义如下:

*            private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

*

* @author wangye

*/

public class FastFailTest {

    private static List<String> list = new ArrayList<String>();

    //private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

    public static void main(String[] args) {


        // 同时启动两个线程对list进行操作!

        new ThreadOne().start();

        new ThreadTwo().start();

    }

    private static void printAll() {

        System.out.println("");

        String value = null;

        Iterator iter = list.iterator();

        while(iter.hasNext()) {

            value = (String)iter.next();

            System.out.print(value+", ");

        }

    }

    /**

    * 向list中依次添加0,1,2,3,4,5,每添加一个数之后,就通过printAll()遍历整个list

    */

    private static class ThreadOne extends Thread {

        public void run() {

            int i = 0;

            while (i<6) {

                list.add(String.valueOf(i));

                printAll();

                i++;

            }

        }

    }

    /**

    * 向list中依次添加10,11,12,13,14,15,每添加一个数之后,就通过printAll()遍历整个list

    */

    private static class ThreadTwo extends Thread {

        public void run() {

            int i = 10;

            while (i<16) {

                list.add(String.valueOf(i));

                printAll();

                i++;

            }

        }

    }

}


运行结果

运行该代码,抛出异常java.util.ConcurrentModificationException!即,产生fail-fast事件!

结果说明

(01) FastFailTest中通过 new ThreadOne().start() 和 new ThreadTwo().start() 同时启动两个线程去操作list。

 ThreadOne线程:向list中依次添加0,1,2,3,4,5。每添加一个数之后,就通过printAll()遍历整个list。

 ThreadTwo线程:向list中依次添加10,11,12,13,14,15。每添加一个数之后,就通过printAll()遍历整个list。

(02) 当某一个线程遍历list的过程中,list的内容被另外一个线程所改变了;就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。


fail-fast机制,是一种错误检测机制。它只能被用来检测错误,因为JDK并不保证fail-fast机制一定会发生。若在多线程环境下使用fail-fast机制的集合,建议使用“java.util.concurrent包下的类”去取代“java.util包下的类”。

所以,本例中只需要将ArrayList替换成java.util.concurrent包下对应的类即可。

即,将代码

privatestaticList list =newArrayList();

替换为

privatestaticList list =newCopyOnWriteArrayList();

则可以解决该办法。


产生fail-fast事件,是通过抛出ConcurrentModificationException异常来触发的。

那么,ArrayList是如何抛出ConcurrentModificationException异常的呢?

我们知道,ConcurrentModificationException是在操作Iterator时抛出的异常。我们先看看Iterator的源码。ArrayList的Iterator是在父类AbstractList.java中实现的。


从中,我们可以发现在调用 next() 和 remove()时,都会执行 checkForComodification()。若 “modCount 不等于 expectedModCount”,则抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。

要搞明白 fail-fast机制,我们就要需要理解什么时候“modCount 不等于 expectedModCount”!

从Itr类中,我们知道 expectedModCount 在创建Itr对象时,被赋值为 modCount。通过Itr,我们知道:expectedModCount不可能被修改为不等于 modCount。所以,需要考证的就是modCount何时会被修改。

接下来,我们查看ArrayList的源码,来看看modCount是如何被修改的。


从中,我们发现:无论是add()、remove(),还是clear(),只要涉及到修改集合中的元素个数时,都会改变modCount的值。

接下来,我们再系统的梳理一下fail-fast是怎么产生的。步骤如下:

(01) 新建了一个ArrayList,名称为arrayList。

(02) 向arrayList中添加内容。

(03) 新建一个“线程a”,并在“线程a”中通过Iterator反复的读取arrayList的值

(04) 新建一个“线程b”,在“线程b”中删除arrayList中的一个“节点A”。

(05) 这时,就会产生有趣的事件了。

在某一时刻,“线程a”创建了arrayList的Iterator。此时“节点A”仍然存在于arrayList中,创建arrayList时,expectedModCount = modCount(假设它们此时的值为N)。

在“线程a”在遍历arrayList过程中的某一时刻,“线程b”执行了,并且“线程b”删除了arrayList中的“节点A”。“线程b”执行remove()进行删除操作时,在remove()中执行了“modCount++”,此时modCount变成了N+1

“线程a”接着遍历,当它执行到next()函数时,调用checkForComodification()比较“expectedModCount”和“modCount”的大小;而“expectedModCount=N”,“modCount=N+1”,这样,便抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。

至此,我们就完全了解了fail-fast是如何产生的!

即,当多个线程对同一个集合进行操作的时候,某线程访问集合的过程中,该集合的内容被其他线程所改变(即其它线程通过add、remove、clear等方法,改变了modCount的值);这时,就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。

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