fail-fast

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fail-fast机制

fail-fast（快速失败）机制在Java集合中都存在，本文就ArrayList分析。

fail-fast是什么？

先从ArrayList的官方解释看看：

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/**
 * The iterators returned by this class's {@link #iterator() iterator} and
 * {@link #listIterator(int) listIterator} methods are <em>fail-fast</em>:</a>
 * if the list is structurally modified at any time after the iterator is
 * created, in any way except through the iterator's own
 * {@link ListIterator#remove() remove} or
 * {@link ListIterator#add(Object) add} methods, the iterator will throw a
 * {@link ConcurrentModificationException}.  Thus, in the face of
 * concurrent modification, the iterator fails quickly and cleanly, rather
 * than risking arbitrary, non-deterministic behavior at an undetermined
 * time in the future.
 *
 * <p>Note that the fail-fast behavior of an iterator cannot be guaranteed
 * as it is, generally speaking, impossible to make any hard guarantees in the
 * presence of unsynchronized concurrent modification.  Fail-fast iterators
 * throw {@code ConcurrentModificationException} on a best-effort basis.
 * Therefore, it would be wrong to write a program that depended on this
 * exception for its correctness:  <i>the fail-fast behavior of iterators
 * should be used only to detect bugs.</i>
 *
 */

翻译：
在迭代器创建之后，集合有机构性修改，除非使用迭代器自身的add，remove动作，使用ArrayList上的方法对集合中数据进行任何操作 （包括查询和修改）， 都会触发快速失败机制，表现为抛出ConcurrentModificationExeception 异常… 迭代器的快速失败并不能保证，即存在有错误发生也没触发的情况，所以，不该依赖这个依赖异常来写程序，仅是用来检查程序是否有bug

通俗的个人理解：

快速失败机制，对于集合上的操作，比如查询，修改，若数据出现不确定的情况，便不再返回一个不确定的结果，而是直接抛出异常，让用户尽快 知道有错误发生了。符合程序的确定性的原则。

例子：

遍历过程中使用ArrayList的方法删除元素，在下一次调用迭代器的next（）方法时，抛出异常

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//初始一个集合并设置数据
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    list.add(i+"");
}

//形式1：增强型For遍历
for ( String e :list) { //以增强For来遍历集合时，会调用集合内部的迭代器
    if (e.equals("1")) {    //遍历过程中使用ArrayList的方法删除元素，在下一次调用迭代器的next（）方法时，抛出异常
        list.remove(e);
    }
    System.out.println(e);
}

Java中，若是使用增强型For，遍历集合类时，本质使用其内部的迭代器来遍历

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//形式2：增强型For的本质形式（去语法糖）
ListIterator<String> lit = list.listIterator();
while (lit.hasNext()) {
    String e = lit.next();
    if (e.equals("1")) {
        list.remove(e);   //使用ArrayList的remove方法
    }
    System.out.println(e);
}

正确用法

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//形式3，使用自身的迭代器删除，不会抛出异常
ListIterator<String> lit = list.listIterator();
while (lit.hasNext()) {
    String e = lit.next();
    if (e.equals("1")) {
        lit.remove();   //调用迭代器自身的remove方法，
    }
    System.out.println(e);
}

内部实现原理：

List类中有一个变量modCount，记录当前集合结构性修改的次数，（比如增加元素，删除元素都会导致结构性修改），初始为0，在add（）， remove（）方法中都会调用modCount++。 迭代器Iterator中有一个变量expectedModCount，用于跟踪List中的modCount的值，正常情况下，这两个值是保持相等的，这样可保证 迭代器能够正确无误的遍历所有的元素。若是List自己的删除一个元素，ModCount加1，而迭代器中的ExpectedModCount并没有做修改， 迭代器调用next（）方法时，检查到两个值不相同，即抛出异常，表示迭代器已经无法保证正确遍历元素了。 若想要遍历中删除，就要使用该迭代器 自身的remove方法，该方法会修改expectedModCount与modCount相等。