深入理解 Java 中的 fail-fast 和 fail-safe

什么是快速失败（fail-fast）和安全失败（fail-safe）？它们又和什么内容有关系。以上两点就是这篇文章的内容，废话不多话，正文请慢用。

我们都接触 HashMap、ArrayList 这些集合类，这些在 java.util 包的集合类就都是快速失败的；而 java.util.concurrent 包下的类都是安全失败，比如：ConcurrentHashMap。

快速失败（fail-fast）

在使用迭代器对集合对象进行遍历的时候，如果 A 线程正在对集合进行遍历，此时 B 线程对集合进行修改（增加、删除、修改），或者 A 线程在遍历过程中对集合进行修改，都会导致 A 线程抛出 ConcurrentModificationException 异常。

具体效果我们看下代码：

HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put("不只Java-1", 1);
hashMap.put("不只Java-2", 2);
hashMap.put("不只Java-3", 3);
Set set = hashMap.entrySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {       
  System.out.println(iterator.next());    
  hashMap.put("下次循环会抛异常", 4);    
  System.out.println("此时 hashMap 长度为" + hashMap.size());
}

执行后的效果如下图：

为什么在用迭代器遍历时，修改集合就会抛异常时？

原因是迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变 modCount 的值。

每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 变量是否为 expectedModCount 值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

安全失败（fail-safe）

明白了什么是快速失败之后，安全失败也是非常好理解的。

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。

由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历，所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，故不会抛 ConcurrentModificationException 异常

我们上代码看下是不是这样

ConcurrentHashMap concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap();
concurrentHashMap.put("不只Java-1", 1);
concurrentHashMap.put("不只Java-2", 2);
concurrentHashMap.put("不只Java-3", 3);
Set set = concurrentHashMap.entrySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {    
  System.out.println(iterator.next());    
  concurrentHashMap.put("下次循环正常执行", 4);
}
System.out.println("程序结束");

运行效果如下，的确不会抛异常，程序正常执行。

最后说明一下，快速失败和安全失败是对迭代器而言的。并发环境下建议使用 java.util.concurrent 包下的容器类，除非没有修改操作。