谈谈Java集合中的fail-fast和fail-safe

fail-fast快速失败和fail-safe安全失败都是Java集合框架中，迭代器用于处理在迭代期间集合被修改的两种不同策略。

fail-fast快速失败

快速失败是一种错误检测机制，用于检测在遍历集合时，集合是否被结构性修改（add、remove等操作，修改值不会触发），如果被修改就抛出ConcurrentModificationException异常，以防止集合状态不一致。

例如，线程A遍历List集合过程中，线程B对List的内容进行修改，就会抛出ConcurrentModificationException异常。

fail-fast的原理其实就是，集合内部维护了一个modCount变量，迭代器在遍历时内部会保存一个expectedModCount。集合在被遍历期间如果内容发生了结构性改变，modCount就会被修改，每当迭代器调用next、remove等方法时都会检查迭代器保存的expectedModCount与集合内部的modCount是否相等，如果相等就会继续遍历，如果不相等就会终止遍历，并抛出ConcurrentModificationException异常。

fail-fast并不能100%检测到所有的并发修改，其目标是尽最大努力去检测异常，并不能保证并发安全。

java.util包下非线程安全的集合都使用的fail-fast快速失败机制，例如ArrayList、HashMap等。

例如下列代码，在迭代过程中进行add操作，改变了modCount的值，也会抛出异常

java 复制代码

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("A");
        list.add("B");
        list.add("C");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String element = iterator.next();
            System.out.println(element);
            // 在迭代过程中修改集合
            if (element.equals("B")) {
                list.add("D"); 
            }
        }
    }
}

fail-safe安全失败

安全失败fail-safe允许集合在被遍历时被修改，不会抛出抛出异常。采用fail-safe机制的集合，在使用迭代器遍历时，通常遍历的是这个集合的副本，这样即使原集合被修改，迭代器也不会被影响。

它的原理其实就是在迭代器遍历时，遍历原集合的副本，因此任何对于原集合的修改都不会影响到迭代器正在遍历的集合副本，但迭代器也看不到对于该集合的最新修改。

那优点其实就是保证了遍历操作的安全性，缺点就是不能访问到修改后的内容，感受不到实时变化。

java.util.concurrent包下的容器都是采用的fail-safe安全失败机制，可以在多线程下并发使用，对集合进行并发修改。例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。