fail-fast（快速失败）机制

简介

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。—— 维基百科

fail-fast 机制是 Java 集合(Collection) 中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生 fail-fast 事件。

演示

public class Test02 {
          
   

    private static List<String> list = new ArrayList<String>();
    
    public static void main(String[] args) {
          
   
        //两个线程对同一个ArrayList进行操作
        new ThreadOne().start();
        new ThreadTwo().start();
    }
    
    private static void printAll() {
          
   
        String value = null;
        Iterator iter = list.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
          
   
            value = (String)iter.next();
            System.out.println(value);
        }
    }
    
    //线程一：向list中依次添加数据，然后printAll()整个list
    private static class ThreadOne extends Thread {
          
   
        public void run() {
          
   
            for (int i=0;i<6;i++) {
          
   
                list.add(String.valueOf("线程一：java的架构师技术栈"+i));
                printAll();
            }
        }
    }
    
    //线程二：对ArrayList实现同样的操作
    private static class ThreadTwo extends Thread {
          
   
        public void run() {
          
   
            for (int i=0;i<6;i++) {
          
   
                list.add(String.valueOf("线程二：java的架构师技术栈"+i));
                printAll();
            }
        }
    }
}

结果： 出现了异常，但仍然可以输出，但仔细看的话，会发现输出是错误的。fail-fast 快速失败是在迭代的时候产生的，但是是如何产生的呢？

原因

查看ArrayList的源码，发现它的iterator()方法返回的是实现Iterator接口的内部类 得到的迭代器在调用next()、remove()方法时都会调用checkForComodification()方法，该方法主要就是检测modCount == expectedModCount ?，若不等则抛出ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast 机制。 expectedModCount是在内部定义的，不会改变，能发生变化的只有modCount modCount是在 AbstractList中定义的（ArrayList 继承自 AbstractList），为全局变量，代表已从结构上修改此列表的次数：protected transient int modCount = 0; 从ArrayList的源代码我们可以看出，只要是涉及了改变 ArrayList 元素的个数的方法都会导致 modCount 的改变。所以我们这里可以初步判断由于expectedModCount 与modCount 的改变不同步，导致两者之间不等，从而产生 fail-fast 机制。

附 ArrayList 的源码：

解决

方案一：在遍历过程中所有涉及到改变 modCount 值得地方全部加上 synchronized 或者直接使用 Collections.synchronizedList（不推荐）

方案二：使用 CopyOnWriteArrayList 来替换 ArrayList。CopyOnWriteArrayList 是线程安全的，所以我们在多线程的环境下面需要去使用这个就可以了。