Java中Fail - Fast与Fail - Safe机制
在 Java 集合框架中，Fail - Fast（快速失败）和 Fail - Safe（安全失败）是两种不同的迭代机制，用于处理集合在迭代过程中被修改的情况。
一、Fail - Fast机制
1. 概念
Fail - Fast 机制是 Java 集合框架中一种错误检测机制。当在使用迭代器遍历集合的过程中，集合的结构被其他线程或当前线程以不恰当的方式修改（如添加、删除元素）时，迭代器会立即抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而快速地反馈出并发修改的问题。
2. 实现原理
大部分实现 Fail - Fast 机制的集合类（如 ArrayList、HashMap 等）内部会维护一个 modCount 变量，它记录了集合结构被修改的次数。当创建迭代器时，迭代器会记录当前的 modCount 值。在每次调用迭代器的 next() 方法时，会检查当前的 modCount 是否和迭代器创建时记录的值相同，如果不同，说明集合结构被修改了，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
3. 示例代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class FailFastExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {String element = iterator.next();if ("banana".equals(element)) {// 不恰当的修改方式，会触发 Fail - Fastlist.remove(element); }}}
}
上述代码中，在使用迭代器遍历 ArrayList 时，直接调用 list.remove() 方法修改集合结构，会导致 ConcurrentModificationException 异常。正确的做法是使用迭代器的 remove() 方法。
4. 适用场景
Fail - Fast 机制适用于在单线程环境下，希望快速发现集合被意外修改的情况，以及在多线程环境下不允许并发修改集合的场景。
二、Fail - Safe机制
1. 概念
Fail - Safe 机制是一种更宽容的迭代机制。当在迭代过程中集合的结构被修改时，迭代器不会抛出异常，而是继续进行迭代操作，它会基于集合的一个副本进行迭代，这样可以避免在迭代过程中受到集合结构修改的影响。
2. 实现原理
采用 Fail - Safe 机制的集合类（如 CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap 等）在进行写操作（如添加、删除元素）时，会先复制一份当前集合的副本，然后在副本上进行修改操作，最后将修改后的副本赋值给原集合的引用。迭代器则是基于复制时的原集合进行迭代，因此不受后续集合结构修改的影响。
3. 示例代码
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class FailSafeExample {public static void main(String[] args) {CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {String element = iterator.next();if ("banana".equals(element)) {// 这里修改集合结构不会影响迭代器list.add("date"); }}}
}
上述代码中，使用 CopyOnWriteArrayList 的迭代器进行遍历，在遍历过程中对集合进行修改，不会抛出异常，迭代器会继续基于原集合的副本进行迭代。
4. 适用场景
Fail - Safe 机制适用于多线程环境下，需要在集合迭代过程中允许并发修改的场景，但需要注意的是，由于迭代器是基于副本进行迭代的，可能会读取到旧数据，存在一定的数据一致性问题。
三、Fail - Fast与Fail - Safe的对比
- 异常处理：Fail - Fast 机制会在发现集合结构被修改时立即抛出
ConcurrentModificationException异常；Fail - Safe 机制不会抛出异常，会继续迭代。 - 性能开销：Fail - Fast 机制的性能开销相对较小，因为它只是简单地检查
modCount值；Fail - Safe 机制由于需要复制集合，会消耗更多的内存和时间。 - 数据一致性：Fail - Fast 机制保证在迭代过程中集合不被修改，数据一致性较高；Fail - Safe 机制可能会读取到旧数据，数据一致性相对较低。
