談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制

帥地發表於2018-05-29
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前面回顧： HashMapd的存取原理你知道多少

 今天，我們來談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制
複製程式碼

fail-fast是什麼？

fail-fast的字面意思是“快速失敗”。當我們在遍歷集合元素的時候，經常會使用迭代器，但在迭代器遍歷元素的過程中，如果集合的結構被改變的話，就會丟擲異常，防止繼續遍歷。這就是所謂的快速失敗機制。

下面我們來看看官方文件在HashMap這個集合中，它是怎麼解釋fail-fast的(如下圖)：

談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制

意思就是說，當Iterator這個迭代器被建立後，除了迭代器本身的方法(remove)可以改變集合的結構外，其他的因素如若改變了集合的結構，都被丟擲ConcurrentModificationException異常。

請在繼續看官方的描述：

談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制

意思就是說：迭代器的快速失敗行為是不一定能夠得到保證的，一般來說，存在非同步的併發修改時，不可能做出任何堅決的保證的。但是快速失敗迭代器會做出最大的努力來丟擲ConcurrentModificationException。因此，編寫依賴於此異常的程式的做法是不正確的。正確的做法應該是：迭代器的快速失敗行為應該僅用於檢測程式中的bug.

稍微總結下：fail-fast,即快速失敗機制，它是java集合中的一種錯誤檢測機制，當多個執行緒（當個執行緒也是可以滴）,在結構上對集合進行改變時，就有可能會產生fail-fast機制。

這裡，我解釋下什麼是結構上的改變。 例如集合上的插入和刪除就是結構上的改變，但是，如果是對集合中某個元素進行修改的話，並不是結構上的改變哦。

下面，我們來演示下在單執行緒的環境下，fail-fast丟擲異常的例項：

		for(int i = 10; i < 100; i++){
		map.put(i, i);
	}
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	for(int i = 0; i < 20; i++){
		list.add(i);
	}
	Iterator<Integer> it = list.iterator();
	int temp = 0;
	while(it.hasNext()){
		if(temp == 3){
			temp++;
			list.remove(3);
		}else{
			temp++;
			System.out.println(it.next());
		}
	}
}
複製程式碼

列印結果：

談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制

**結果分析：**因為當temp==3的時候，執行list.remove()方法，集合的結構被改變了，所以再次遍歷迭代器的時候，就會丟擲異常。

fail-fast的工作原理

我們首先先來看下原始碼：

談談fail-fast與fail-safe是什麼以及工作機制

**分析：**從原始碼我們可以發現，迭代器在執行next()等方法的時候，都會呼叫checkForComodification()這個方法，檢視modCount==expectedModCount?如果相等則丟擲異常。

expectedModcount:這個值在物件被建立的時候就被賦予了一個固定的值modCount。也就是說這個值是不變的。也就是說，如果在迭代器遍歷元素的時候，如果modCount這個值發生了改變，那麼再次遍歷時就會丟擲異常。
什麼時候modCount會發生改變呢？

這次就不帶大家看原始碼了。其實當我們對集合的元素的個數做出改變的時候，modCount的值就會被改變，如果刪除，插入。但修改則不會。

fail-fast的一些處理方法

如果我們不希望在迭代器遍歷的時候因為併發等原因，導致集合的結構被改變，進而可能丟擲異常的話，我們可以在涉及到會影響到modCount值改變的地方，加上同步鎖(synchronized),或者直接使用 Collections.synchronizedList來解決。

fail-fast就先講到這裡，下面簡單講講fail-safe與fail-fast的區別

當我們對集合結構上做出改變的時候，fail-fast機制就會丟擲異常。但是，對於採用fail-safe機制來說，就不會丟擲異常(大家估計看到safe兩個字就知道了)。

這是因為，當集合的結構被改變的時候，fail-safe機制會在複製原集合的一份資料出來，然後在複製的那份資料遍歷。

因此，雖然fail-safe不會丟擲異常，但存在以下缺點：

  1. 複製時需要額外的空間和時間上的開銷。

  2. 不能保證遍歷的是最新內容。

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