fail-fast 實際上是一種系統設計的方法，維基百科上是這樣解釋的：
在系統設計中，一個 fail-fast 的系統可以通過特定的介面快速報告系統中任何潛在的故障。fail-fast 系統在發現故障時不會嘗試繼續執行系統，而會立即停止當前的操作。在進行一個操作時，會在多個檢查點檢查系統的狀態，所以出現故障可以被儘早發現。fail-fast 模組的職責就是檢查是否有故障，發現故障後會儘快通知上層系統來處理故障。
上面的文字看起來有點晦澀，實際的意思就是 fail-fast 是一種快速發現系統故障的機制，在檢測到系統狀態不對時，會立即停止當前的操作，讓上層的系統來處理這些故障。
與 fail-fast 相對的是 fail-safe。顧名思義，fail-safe 在故障發生之後會維持系統繼續執行。Java 在容器中用到了這兩種機制。
當使用迭代器(iterator)遍歷容器時，迭代器分為兩種情況，一種是 fail-fast，另一種是 fail-sale。
fail-fast 在遍歷時，如果容器的元素被修改，就會報 ConcurrentModificationException 異常，然後終止遍歷。
fail-safe 意味著在遍歷元素時，即使容器的元素被修改，不會丟擲異常，也不會停止遍歷。
本文基於 JDK1.8
fail-fast 具體實現
看如下的程式碼：
ArrayList<Integer> integers = new ArrayList<>();
integers.add(1);
integers.add(2);
integers.add(3);
Iterator<Integer> itr = integers.iterator();
while (itr.hasNext()) {
Integer a = itr.next();
integers.remove(a);
}
複製程式碼上面使用 ArrayList 的程式碼會報 ConcurrentModificationException 異常。
List<Integer> integers = new CopyOnWriteArrayList<>();
integers.add(1);
integers.add(2);
integers.add(3);
Iterator<Integer> itr = integers.iterator();
while (itr.hasNext()) {
Integer a = itr.next();
integers.remove(a);
}
複製程式碼而使用 CopyOnWriteArrayList 的程式碼則不會報異常。
fail-fast 機制和 modCount 這個變數有關，這個變數會記錄容器被修改的次數，可以理解為容器物件的版本號。
那麼容器怎樣才算是被修改呢？
- 當容器元素被刪除
- 當容器增加一個元素
- 當容器中的元素執行了排序操作
- 當容器被其他容器物件替代
需要注意，修改容器中元素的內容 modCount 不會增加
當容器使用迭代器對元素進行迭代時，會把 modCount 賦值給 expectedModCount。
int expectedModCount = modCount;
複製程式碼在迭代的過程中，會不斷的去檢查 expectedModCount 與 modCount 的值是否相等，如果不相等，就說明在容器迭代的過程中，有其他的操作修改了容器，導致 modCount 的值增加，那麼就會報 ConcurrentModificationException 異常。
注：fail-fast 機制不僅僅在迭代器中使用了，容器的增刪改查和序列化等操作中也用到了。
有沒有辦法在迭代的過程中刪除某些元素？使用迭代器本身的 remove 方法就行，這樣不會產生異常:
Iterator<Integer> itr = integers.iterator();
while (itr.hasNext()) {
if (itr.next() == 2) {
itr.remove();
}
}
複製程式碼不會產生異常的原因是在刪除元素後，把最新的 modCount 的值賦值給了 expectedModCount，程式碼如下：
// ListItr.remove() method
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
複製程式碼fail-fast 機制可以用來檢測容器元素是否被修改，但是需要注意的是，不能依賴 fail-fast 機制來保證容器的元素不被修改，也就是說，不要在沒有同步的情況下併發的修改容器中的元素。fast-fast 機制本來的職責就是檢測系統的錯誤，所以僅僅只用它來檢測 bug，而不要作其他的用途。
注：同步是併發程式設計中的一個術語，如果說一段程式碼是同步的，那就代表是執行緒安全的
fail-safe 具體實現
和 fail-fast 不同的是，使用了 fail-safe 的容器則可以在迭代的過程中任意的修改容器的元素而不會報錯。本質是因為迭代的是容器元素的副本，也就是說是將容器的元素拷貝了一份再進行遍歷，這樣即使原容器被修改，也不會影響到當前正在遍歷的元素。
CopyOnWriteArrayList 是一個支援 fail-safe 的容器，它獲取迭代器的程式碼如下：
// CopyOnWriteArrayList.listIterator() method
Object[] es = getArray();
int len = es.length;
if (index < 0 || index > len)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBounds(index, len));
return new COWIterator<E>(es, index);
複製程式碼// COWIterator inner class
private final Object[] snapshot;
private int cursor;
COWIterator(Object[] es, int initialCursor) {
cursor = initialCursor;
snapshot = es;
}
複製程式碼COWIterator 將容器的元素做了一個快照，後續的操作都是在這個快照上進行的。
為了支援 fail-safe 特性，需要付出額外的代價：
- 迭代器中的元素不是容器的最新狀態
- 需要額外的記憶體或者時間上的開銷
java.util 包下的容器都有 fail-fast 機制，而java.util.concurrent 包下的容器則都是 fail-safe 的。
REF:
(完)
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