Java 集合总结以及 java.util.ConcurrentModificationException 异常分析

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我是靠谱客的博主无心音响，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Java 集合总结以及 java.util.ConcurrentModificationException 异常分析，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

前言

在开发中，经常使用的集合就是 ArrayList 和 HashMap，在一些需要排序的场景中，可能需要使用 TreeSet 和 TreeMap 等，其余的集合类有的由于长时间不适用，已经忘记了其特性和应用场景，所以在这里重新总结一下，方便以后复习。

Java 集合体系

在这里插入图片描述

Iterator 接口遍历

Iterator 也是 Java 集合框架中的一员，被称为迭代器。
主要用的方法就是：

hasNext()
next()
remove()
并且 Iterator 只提供遍历，并不提供存储元素的集合。

当使用 Iterator 迭代遍历集合时，不能对集合里的元素进行修改，只能通过迭代器的 remove( ) 方法去删除才可以，否则会引发 java.util.ConcurrentModificationException 异常。
例如：

public class IteratorTest {

    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> books = new HashSet<>();
        books.add("高性能MySQL");
        books.add("深入理解Java虚拟机");
        books.add("鸟哥的Linux私房菜");
        Iterator<String> it = books.iterator();

        while (it.hasNext()) {
            String bookName = it.next();
            System.out.println(bookName);
            if (bookName.contains("Java")) {
                books.remove(bookName);
            }
        }
    }
}
------------------------------------------------------------------------
高性能MySQL
深入理解Java虚拟机
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1437)
	at java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1461)
	at com.beng.list.IteratorTest.main(IteratorTest.java:17)

Iterator 采用快速失败（fast-fail）机制，一旦检测在迭代过程中该集合已经被修改，立即引发异常处理。

我们是使用 HashSet 出现的该异常，看一下 HashSet 如何获取的迭代器。

/**
  * Returns an iterator over the elements in this set.  The elements
   * are returned in no particular order.
   *
   * @return an Iterator over the elements in this set
   * @see ConcurrentModificationException
   */
  public Iterator<E> iterator() {
      return map.keySet().iterator();
  }

我们知道 HashSet 是基于 HashMap 的，其调用了 HashMap 的 keySet 的 iterator() 方法

public Set<K> keySet() {
    Set<K> ks = keySet;
    if (ks == null) {
        ks = new KeySet();
        keySet = ks;
    }
    return ks;
}

KeySet 是 HashMap 的一个内部类

 final class KeySet extends AbstractSet<K> {
    public final int size()                 { return size; }
    public final void clear()               { HashMap.this.clear(); }
    public final Iterator<K> iterator()     { return new KeyIterator(); }
    public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
    public final boolean remove(Object key) {
        return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
    }
    public final Spliterator<K> spliterator() {
        return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
    }
    public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
        Node<K,V>[] tab;
        if (action == null)
            throw new NullPointerException();
        if (size > 0 && (tab = table) != null) {
            int mc = modCount;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                    action.accept(e.key);
            }
            if (modCount != mc)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
}

public final Iterator iterator() { return new KeyIterator(); }
KeyIterator 也是 HashMap 的一个内部类，并且继承了 HashIterator

final class KeyIterator extends HashIterator
   implements Iterator<K> {
    public final K next() { return nextNode().key; }
}

HashIterator 同样是 HashMap 的一个内部抽象类，并且实现了 Iterator 的三个方法

abstract class HashIterator {
   Node<K,V> next;        // next entry to return
    Node<K,V> current;     // current entry
    int expectedModCount;  // for fast-fail
    int index;             // current slot

    HashIterator() {
        expectedModCount = modCount;
        Node<K,V>[] t = table;
        current = next = null;
        index = 0;
        if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
            do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
        }
    }

    public final boolean hasNext() {
        return next != null;
    }

    final Node<K,V> nextNode() {
        Node<K,V>[] t;
        Node<K,V> e = next;
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        if (e == null)
            throw new NoSuchElementException();
        if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
            do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
        }
        return e;
    }

    public final void remove() {
        Node<K,V> p = current;
        if (p == null)
            throw new IllegalStateException();
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        current = null;
        K key = p.key;
        removeNode(hash(key), key, null, false, false);
        expectedModCount = modCount;
    }
}

当调用 next() 时，就会调用 nextNode 方法

final Node<K,V> nextNode() {
    Node<K,V>[] t;
    Node<K,V> e = next;
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    if (e == null)
        throw new NoSuchElementException();
    if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
        do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
    }
    return e;
}

如果 modCount != expectedModCount 就会启动快速失败机制，抛出异常。
modCount 表示集合修改的次数，当调用 add() 和 remove() 方法时，都会 modCount++。