list 多线程 add java 多线程遍历list数据错乱

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mob64ca13fc5fb6 2024-01-26 09:10:09

文章标签 list 多线程 add java idea 多线程源码 java 文章分类 Java 后端开发

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下方代码抛出java.util.ConcurrentModificationException异常
查找原因的方法
异常产生的原因
找出原因的具体步骤

list.add()
System.out.println(list);

解决方法
参考

下方代码抛出java.util.ConcurrentModificationException异常

下面这段代码会报 java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！

import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

// java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list =new ArrayList<>();

        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(list);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

查找原因的方法

IDEA中打断点调试。
在PrintStream类的void println(Object x)方法的String s = String.valueOf(x);代码上打断点，调试时按Step Into。

public void println(Object x) {
    String s = String.valueOf(x);
    synchronized (this) {
        print(s);
        newLine();
    }
}

异常产生的原因

把问题出现的范围缩小，即下方代码。注意：这里的list变量是ArrayList的对象。

for (int i = 1; i <= 30; i++) {
    new Thread(()->{
        list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
        System.out.println(list);
    },String.valueOf(i)).start();
}

创建了30个线程，每个线程都要先执行list.add(String e)，然后执行System.out.println(list);。

下图展现了涉及的类和属性和方法。

list 多线程 add java 多线程遍历list数据错乱_源码

下图展现了方法之间的调用，即每个线程依次会执行：
list.add(String e)->modCount++;->System.out.println(list);->Iterator<E> it = new Itr();->int expectedModCount = modCount;->it.next();->checkForComodification()->if (modCount != expectedModCount)throw new ConcurrentModificationException();

list 多线程 add java 多线程遍历list数据错乱_list 多线程 add java_02

ConcurrentModificationException异常产生的原因：因为这30个线程使用的是同一个list，同一个list里有同一个modCount，但每个线程在打印list的时候，都会Iterator<E> it = new Itr();,并且int expectedModCount = modCount;，每个线程都产生一个it和其中的expectedModCount 。如果A线程已经做完了Iterator<E> it = new Itr();,和int expectedModCount = modCount;，然后时间片用完了，B线程获得了CPU，B线程执行了list.add(String e)使得modCount++;，然后，当A线程再次获得CPU的时候，B线程在打印list的过程中，执行了it.next();方法，然后进入了checkForComodification()方法，发现modCount != expectedModCount（因为modCount已经被A线程增大了），于是抛出ConcurrentModificationException。

找出原因的具体步骤

list.add()
ArrayList类中的add()方法中，modCount++；

ArrayList类中的add()方法如下，注意modCount加一了。

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

这个modCount继承自AbstractList<E>类，继承来了int modCount

AbstractList类里的变量：

protected transient int modCount = 0;

ArrayList类继承AbstractList类，即继承来了int modCount 这个变量。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

System.out.println(list);

System.out.println(list);，导致进入PrintStream类的void println(Object x)方法：

public void println(Object x) {
        String s = String.valueOf(x);
        synchronized (this) {
            print(s);
            newLine();
        }
    }

由上方代码的String.valueOf(x);进入String类的String valueOf(Object obj)方法：

public static String valueOf(Object obj) {
        return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
    }

由上方代码的obj.toString();进入AbstractCollection类的String toString()方法：

public String toString() {
        Iterator<E> it = iterator();
        if (! it.hasNext())
            return "[]";

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append('[');
        for (;;) {
            E e = it.next();
            sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
            if (! it.hasNext())
                return sb.append(']').toString();
            sb.append(',').append(' ');
        }
    }

由上方代码的Iterator it = iterator();进入了ArrayList类的iterator()方法

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

由上方代码的new Itr();使得int expectedModCount = modCount;。Itr是ArrayList类的内部类。

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;

返回到toString()方法。

public String toString() {
        Iterator<E> it = iterator();
        if (! it.hasNext())
            return "[]";

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append('[');
        for (;;) {
            E e = it.next();
            sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
            if (! it.hasNext())
                return sb.append(']').toString();
            sb.append(',').append(' ');
        }
    }

由上方代码的E e = it.next();进入ArrayList类的内部类Itr的next()方法。

@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];
        }

由上方代码的checkForComodification();进入ArrayList类的内部类Itr的checkForComodification();方法。就在这里抛出ConcurrentModificationException异常。

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