面试官系列：讲讲快速失败和安全失败的区别？

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发布于: 2021 年 02 月 09 日

1、问题：Java 的 Fail-fast 和 Safe-fast 有什么区别？

1.1 快速失败 & 安全失败

【快速失败】

在用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除、修改），则会抛出 Concurrent Modification Exception。

原理：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。

注意：这里异常的抛出条件是检测到 (modCount！=expectedmodCount) 这个条件。如果集合发生变化时修改 modCount 值刚好又设置为了 expectedmodCount 值，则异常不会抛出。因此，不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的 bug。

场景：java.util 包下的集合类都是快速失败的，不能在多线程下发生并发修改（迭代过程中被修改）。

【安全失败】

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。

原理：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，所以不会触发 Concurrent Modification Exception。

缺点：基于拷贝内容的优点是避免了 Concurrent Modification Exception，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

场景：java.util.concurrent 包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。

1.2 ConcurrentModificationException

我们看下 ConcurrentModificationException 源码：

ConcurrentModificationException 属于运行时异常；
注释清楚写明白了：此异常可能由检测到并发的方法引发，因为该对象的修改不被允许。而可能引发这种异常的对象，则可能来源于以下的工具类：Collection,Iterator,Spliterator,ListIterator,Vector,LinkedList,HashSet,Hashtable,TreeMap,AbstractList 等。

/** * This exception may be thrown by methods that have detected concurrent * modification of an object when such modification is not permissible. * @author  Josh Bloch * @see     Collection * @see     Iterator * @see     Spliterator * @see     ListIterator * @see     Vector * @see     LinkedList * @see     HashSet * @see     Hashtable * @see     TreeMap * @see     AbstractList * @since   1.2 */public class ConcurrentModificationException extends RuntimeException {    private static final long serialVersionUID = -3666751008965953603L;    public ConcurrentModificationException() {    }    public ConcurrentModificationException(String message) {        super(message);    }    public ConcurrentModificationException(Throwable cause) {        super(cause);    }    public ConcurrentModificationException(String message, Throwable cause) {        super(message, cause);    }}

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2、源码案例

2.1 ArrayList & Vector

ArrayList 本质是一个对象数组，是非线程安全的容器；
而 Vector 则是该容器的线程安全版本，它的线程安全策略是：在的开放 api 基础上，都加上了互斥锁 -- synchronized，使得对容器的任何操作都串行化执行。
我们都知道，序列化不会自动保存 static 和 transient 变量，因此我们若要保存它们，则需要通过 writeObject()和 readObject()去手动读写，所以通过 writeObject()方法，写入要保存的变量。

2.2 ArrayList 的私有方法 writeObject（快速失败）

我们走读下 ArrayList 的 writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 方法：

	//快速失败的案例：代码段    /**     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.     */    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access   		/**     * Save the state of the <tt>ArrayList</tt> instance to a stream (that     * is, serialize it).     *     * @serialData The length of the array backing the <tt>ArrayList</tt>     *             instance is emitted (int), followed by all of its elements     *             (each an <tt>Object</tt>) in the proper order.     */    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)        throws java.io.IOException{        // Write out element count, and any hidden stuff        int expectedModCount = modCount;        s.defaultWriteObject();
        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()        s.writeInt(size);
        // Write out all elements in the proper order.        for (int i=0; i<size; i++) {            s.writeObject(elementData[i]);        }
        if (modCount != expectedModCount) {            throw new ConcurrentModificationException();        }    }

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2.2.1 代码分析

我们走读这个代码段，在方法的末尾处有个 (modCount != expectedModCount) 判断。条件满足，则抛出了 ConcurrentModificationException 异常。

2.3 Vector 的私有方法

我们走读下 Vector 的 writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 方法：

    /**     * The array buffer into which the components of the vector are     * stored. The capacity of the vector is the length of this array buffer,     * and is at least large enough to contain all the vector's elements.     *     * <p>Any array elements following the last element in the Vector are null.     *     * @serial     */    protected Object[] elementData;		/**     * Save the state of the {@code Vector} instance to a stream (that     * is, serialize it).     * This method performs synchronization to ensure the consistency     * of the serialized data.     */    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)            throws java.io.IOException {        final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();        final Object[] data;        synchronized (this) {            fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);            fields.put("elementCount", elementCount);            data = elementData.clone();        }        fields.put("elementData", data);        s.writeFields();    }

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2.3.1 代码分析

我们走读这个代码段，发现了在将容器数据传递给输出流 ObjectOutputStream 时，使用了 synchronized 锁住了一个代码块。这个代码块的内容呢，就是将容器的数据克隆一份到临时内存，最后写入到输出流；整个过程并不影响原来容器的数据 elementData 的任何属性（只读），因此达到安全失败的要求。

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博主是一名 Java 后端开发工程师，从业互联网开发已经三年了
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发布于: 2021 年 02 月 09 日阅读数: 15

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/46501dfb4e7ee76a378a58a81】。文章转载请联系作者。

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1.2 ConcurrentModificationException

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2.1 ArrayList & Vector

2.2 ArrayList 的私有方法 writeObject（快速失败）

2.2.1 代码分析

2.3 Vector 的私有方法

2.3.1 代码分析

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