GitHub 2.1k Star 的 Java工程师成神之路 ，不来了解一下吗?

GitHub 2.1k Star 的 Java工程师成神之路 ，真的不来了解一下吗?

GitHub 2.1k Star 的 Java工程师成神之路 ，真的确定不来了解一下吗?

我在《为什么阿里巴巴禁止在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作》一文中曾经介绍过Java中的fail-fast机制，但是并没有深入介绍，本文，就来深入介绍一下fail-fast。

什么是fail-fast

首先我们看下维基百科中关于fail-fast的解释：

In systems design, a fail-fast system is one which immediately reports at its interface any condition that is likely to indicate a failure. Fail-fast systems are usually designed to stop normal operation rather than attempt to continue a possibly flawed process. Such designs often check the system's state at several points in an operation, so any failures can be detected early. The responsibility of a fail-fast module is detecting errors, then letting the next-highest level of the system handle them.

大概意思是：在系统设计中，快速失效系统一种可以立即报告任何可能表明故障的情况的系统。快速失效系统通常设计用于停止正常操作，而不是试图继续可能存在缺陷的过程。这种设计通常会在操作中的多个点检查系统的状态，因此可以及早检测到任何故障。快速失败模块的职责是检测错误，然后让系统的下一个最高级别处理错误。

其实，这是一种理念，说白了就是在做系统设计的时候先考虑异常情况，一旦发生异常，直接停止并上报。

举一个最简单的fail-fast的例子：

public int divide(int divisor,int dividend){
    if(dividend == 0){
        throw new RuntimeException("dividend can't be null");
    }
    return divisor/dividend;
}
复制代码

上面的代码是一个对两个整数做除法的方法，在divide方法中，我们对被除数做了个简单的检查，如果其值为0，那么就直接抛出一个异常，并明确提示异常原因。这其实就是fail-fast理念的实际应用。

这样做的好处就是可以预先识别出一些错误情况，一方面可以避免执行复杂的其他代码，另外一方面，这种异常情况被识别之后也可以针对性的做一些单独处理。

怎么样，现在你知道fail-fast了吧，其实他并不神秘，你日常的代码中可能经常会在使用的。

既然，fail-fast是一种比较好的机制，为什么文章标题说fail-fast会有坑呢？

原因是Java的集合类中运用了fail-fast机制进行设计，一旦使用不当，触发fail-fast机制设计的代码，就会发生非预期情况。

集合类中的fail-fast

我们通常说的Java中的fail-fast机制，默认指的是Java集合的一种错误检测机制。当多个线程对部分集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生fail-fast机制，这个时候就会抛出ConcurrentModificationException（后文用CME代替）。

CMException，当方法检测到对象的并发修改，但不允许这种修改时就抛出该异常。

很多时候正是因为代码中抛出了CMException，很多程序员就会很困惑，明明自己的代码并没有在多线程环境中执行，为什么会抛出这种并发有关的异常呢？这种情况在什么情况下才会抛出呢？我们就来深入分析一下。

异常复现

在Java中， 如果在foreach 循环里对某些集合元素进行元素的 remove/add 操作的时候，就会触发fail-fast机制，进而抛出CMException。

如以下代码：

List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
    add("Hollis");
    add("hollis");
    add("HollisChuang");
    add("H");
}};

for (String userName : userNames) {
    if (userName.equals("Hollis")) {
        userNames.remove(userName);
    }
}

System.out.println(userNames);
复制代码

以上代码，使用增强for循环遍历元素，并尝试删除其中的Hollis字符串元素。运行以上代码，会抛出以下异常：

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
at com.hollis.ForEach.main(ForEach.java:22)
复制代码

同样的，读者可以尝试下在增强for循环中使用add方法添加元素，结果也会同样抛出该异常。

在深入原理之前，我们先尝试把foreach进行解语法糖，看一下foreach具体如何实现的。

我们使用 jad 工具，对编译后的class进行反编译，得到以下代码：

public static void main(String[] args) {
    // 使用ImmutableList初始化一个List
    List<String> userNames = new ArrayList<String>() {{
        add("Hollis");
        add("hollis");
        add("HollisChuang");
        add("H");
    }};

    Iterator iterator = userNames.iterator();
    do
    {
        if(!iterator.hasNext())
            break;
        String userName = (String)iterator.next();
        if(userName.equals("Hollis"))
            userNames.remove(userName);
    } while(true);
    System.out.println(userNames);
}
复制代码

可以发现，foreach其实是依赖了while循环和Iterator实现的。

异常原理

通过以上代码的异常堆栈，我们可以跟踪到真正抛出异常的代码是：