多线程下探究并发修改异常

Serenest Person 2020-03-28

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上次我们分析了在单线程情况下，用迭代器方式遍历，删除元素时的并发修改异常问题。在单线程的情况下，我们使用迭代器对象的remove代替list的remove即可。可是在多线程情况下，依然可以吗？我们试一下。

ArrayList<Integer> contents = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    contents.add(i);
}
new Thread(()->{
    Iterator<Integer> iterator = contents.iterator();
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"::");
    while (iterator.hasNext()) {
        Integer next = iterator.next();
        //contents.remove(next);
        System.out.print(next);
    }
    System.out.println();
},"线程1").start();
new Thread(()->{
    Iterator<Integer> iterator = contents.iterator();
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"::");
    while (iterator.hasNext()) {
        Integer next = iterator.next();
        if (next%2==0) {
            //contents.remove(next);
            System.out.print(next);
            iterator.remove();
        }
    }
},"线程2").start();

代码很简单，准备一个集合，添加0-99数字元素。准备两个线程，线程1遍历集合，线程2删除集合中的偶数。结果如下：

线程1::0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,
线程2::0,2,4,6,8,46,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98,
Exception in thread "线程1" java.util.ConcurrentModificationException
  at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
  at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
  at com.company.Main.lambda$main$0(Main.java:312)
  at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

我们发现，在线程1遍历打印集合的过程中，出现了并发修改异常。但是我们确实是使用的 iterator.remove();来删除元素的。为何多线程情况下还是出现这个异常？其实我们多运行几次程序，并不是每次都报错，这取决于两个线程被调度的情况。我们来分析下原因。

上篇我们分析了ConcurrentModificationException异常是因为expectedModCount和modCount不相等导致。我们知道modCount是AbstarctList的成员变量，expectedModCount是迭代器对象的私有变量。也就是说线程1，和线程2都可以改变共有的modCount，而线程1，和线程2各自的迭代器对象中的expectedModCount是不同的。在我们上面的测试代码中，线程2修改了集合，线程1没有修改，因此，当线程2执行完，切换到线程1的时候，线程1的迭代器对象的expectedModCount肯定和modCount是不想等的，因此报出异常。

有人会说换成Vector就行了，ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。其实Vector也不行。因为用Iterator去遍历是不需要获取所对象的，因此结果也是一样的。

那么我们怎么解决多线程下的这个问题呢？当然是线程同步。下面我们改造下代码，当然线程同步的方式有很多，synchronized，Lock等等，这里我们使用synchronized。代码如下：

ArrayList<Integer> contents = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    contents.add(i);
}
//创建同步对象
Object o = new Object();
new Thread(() -> {
    synchronized (o) {
        Iterator<Integer> iterator = contents.iterator();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer next = iterator.next();
            //contents.remove(next);
            System.out.print(next+",");
        }
    }
},"线程1").start();
new Thread(() -> {
    synchronized (o) {
        Iterator<Integer> iterator = contents.iterator();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer next = iterator.next();
            if (next%2==0) {
                //contents.remove(next);
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(contents);
    }
},"线程2").start();

运行结果如下：

线程2
[1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95, 97, 99]
线程1
1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,41,43,45,47,49,51,53,55,57,59,61,63,65,67,69,71,73,75,77,79,81,83,85,87,89,91,93,95,97,99,
Process finished with exit code 0

我们发现问题完全解决了。加上线程同步以后，需要等一个线程完全执行完，另一个线程才可以执行。这样两个线程的iterator中的expectedModCount和父类的modCount是相等的，其实也就相当于是单线程的情况。

其实还有一种方法是使用并发容器，比如CopyOnWriteArrayList，并发容器在做add和remove的时候，都加了锁，这个我们后面找时间详细分析，今天就到这儿。

数据库

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