遍历集合出现的问题

之前遇到对List进行遍历删除的时候，出现来一个ConcurrentModificationException 异常，可能好多人都知道list遍历不能直接进行删除操作，但是你可能只是跟我一样知道结果，但是不知道为什么不能删除，或者说这个报错是如何产生的，那么我们今天就来研究一下。

一、异常代码

我们先看下这段代码，你有没有写过类似的代码

public static void main(String[] args) {

  List<Integer> list = new ArrayList<>();

  System.out.println("开始添加元素 size:" + list.size());

  for (int i = 0; i < 100; i++) {
    list.add(i + 1);
  }

  System.out.println("元素添加结束 size:" + list.size());

  Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

  while (iterator.hasNext()) {
    Integer next = iterator.next();
    if (next % 5 == 0) {
      list.remove(next);
    }
  }
  System.out.println("执行结束 size:" + list.size());
}

「毫无疑问，执行这段代码之后，必然报错，我们看下报错信息。」

我们可以通过错误信息可以看到，具体的错误是在checkForComodification 这个方法产生的。

二、ArrayList源码分析

首先我们看下ArrayList的iterator这个方法，通过源码可以发现，其实这个返回的是ArrayList内部类的一个实例对象。

public Iterator<E> iterator() {
  return new Itr();
}

我们看下Itr类的全部实现。

private class Itr implements Iterator<E> {
  int cursor;       // index of next element to return
  int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
  int expectedModCount = modCount;

  Itr() {}

  public boolean hasNext() {
    return cursor != size;
  }

  @SuppressWarnings("unchecked")
  public E next() {
    checkForComodification();
    int i = cursor;
    if (i >= size)
      throw new NoSuchElementException();
    Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
    if (i >= elementData.length)
      throw new ConcurrentModificationException();
    cursor = i + 1;
    return (E) elementData[lastRet = i];
  }

  public void remove() {
    if (lastRet < 0)
      throw new IllegalStateException();
    checkForComodification();

    try {
      ArrayList.this.remove(lastRet);
      cursor = lastRet;
      lastRet = -1;
      expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
      throw new ConcurrentModificationException();
    }
  }

  @Override
  @SuppressWarnings("unchecked")
  public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
    Objects.requireNonNull(consumer);
    final int size = ArrayList.this.size;
    int i = cursor;
    if (i >= size) {
      return;
    }
    final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
    if (i >= elementData.length) {
      throw new ConcurrentModificationException();
    }
    while (i != size && modCount == expectedModCount) {
      consumer.accept((E) elementData[i++]);
    }
    // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
    cursor = i;
    lastRet = i - 1;
    checkForComodification();
  }

  final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
      throw new ConcurrentModificationException();
  }
}

「参数说明：」

cursor : 下一次访问的索引；

lastRet ：上一次访问的索引；

expectedModCount ：对ArrayList修改次数的期望值，初始值为modCount；

modCount ： 它是AbstractList的一个成员变量，表示ArrayList的修改次数，通过add和remove方法可以看出；

「几个常用方法：」

hasNext():

public boolean hasNext() {
 return cursor != size;
}

如果下一个访问元素的下标不等于size，那么就表示还有元素可以访问，如果下一个访问的元素下标等于size，那么表示后面已经没有可供访问的元素。因为最后一个元素的下标是size()-1，所以当访问下标等于size的时候必定没有元素可供访问。

next()：

public E next() {
  checkForComodification();
  int i = cursor;
  if (i >= size)
    throw new NoSuchElementException();
  Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
  if (i >= elementData.length)
    throw new ConcurrentModificationException();
  cursor = i + 1;
  return (E) elementData[lastRet = i];
}

注意下，这里面有两个非常重要的地方，cursor初始值是0，获取到元素之后，cursor 加1，那么它就是下次索要访问的下标，最后一行，将i赋值给了lastRet这个其实就是上次访问的下标。

此时，cursor变为了1，lastRet变为了0。

最后我们看下ArrayList的remove()方法做了什么？

public boolean remove(Object o) {
  if (o == null) {
    for (int index = 0; index < size; index++)
      if (elementData[index] == null) {
        fastRemove(index);
        return true;
      }
  } else {
    for (int index = 0; index < size; index++)
      if (o.equals(elementData[index])) {
        fastRemove(index);
        return true;
      }
  }
  return false;
}

private void fastRemove(int index) {
  modCount++;
  int numMoved = size - index - 1;
  if (numMoved > 0)
    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                     numMoved);
  elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}

「重点：」

我们先记住这里，modCount初始值是0，删除一个元素之后，modCount自增1，接下来就是删除元素，最后一行将引用置为null是为了方便垃圾回收器进行回收。

三、问题定位

到这里，其实一个完整的判断、获取、删除已经走完了，此时我们回忆下各个变量的值：

cursor : 1（获取了一次元素，默认值0自增了1）；

lastRet ：0（上一个访问元素的下标值）；

expectedModCount ：0（初始默认值）；

modCount ： 1（进行了一次remove操作，变成了1）；

不知道你还记不记得，next()方法中有两次检查，如果已经忘记的话，建议你往上翻一翻，我们来看下这个判断：

final void checkForComodification() {
  if (modCount != expectedModCount)
    throw new ConcurrentModificationException();
}

当modCount不等于expectedModCount的时候抛出异常，那么现在我们可以通过上面各变量的值发现，两个变量的值到底是多少，并且知道它们是怎么演变过来的。那么现在我们是不是清楚了ConcurrentModificationException异常产生的愿意呢！

「就是因为，list.remove()导致modCount与expectedModCount的值不一致从而引发的问题。」

四、解决问题

我们现在知道引发这个问题，是因为两个变量的值不一致所导致的，那么有没有什么办法可以解决这个问题呢！答案肯定是有的，通过源码可以发现，Iterator里面也提供了remove方法。

public void remove() {
  if (lastRet < 0)
    throw new IllegalStateException();
  checkForComodification();

  try {
    ArrayList.this.remove(lastRet);
    cursor = lastRet;
    lastRet = -1;
    expectedModCount = modCount;
  } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
    throw new ConcurrentModificationException();
  }
}

你看它做了什么，它将modCount的值赋值给了expectedModCount，那么在调用next()进行检查判断的时候势必不会出现问题。

那么以后如果需要remove的话，千万不要使用list.remove()了，而是使用iterator.remove()，这样其实就不会出现异常了。

public static void main(String[] args) {

  List<Integer> list = new ArrayList<>();

  System.out.println("开始添加元素 size:" + list.size());

  for (int i = 0; i < 100; i++) {
    list.add(i + 1);
  }

  System.out.println("元素添加结束 size:" + list.size());

  Iterator<Integer> iterator = list.iterator();

  while (iterator.hasNext()) {
    Integer next = iterator.next();
    if (next % 5 == 0) {
      iterator.remove();
    }
  }
  System.out.println("执行结束 size:" + list.size());
}

「建议：」

另外告诉大家，我们在进行测试的时候，如果找不到某个类的实现类，因为有时候一个类有超级多的实现类，但是你不知道它到底调用的是哪个，那么你就通过debug的方式进行查找，是很便捷的方法。

五、总结

其实这个问题很常见，也是很简单，但是我们做技术的就是把握细节，通过追溯它的具体实现，发现它的问题所在，这样你不仅仅知道这样有问题，而且你还知道这个问题具体是如何产生的，那么今后不论对于你平时的工作还是面试都是莫大的帮助。