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关于java:三种骚操作绕过迭代器遍历时的数据修改异常

jiezi

前言

既然是绕过迭代器遍历时的数据批改异样，那么有必要先看一下是什么样的异样。如果在汇合的迭代器遍历时尝试更新汇合中的数据，比方像上面这样，我想输入 Hello,World,Java，迭代时却发现多了一个 C++ 元素，如果间接删除掉的话。

List<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, "Hello", "World", "C++", "Java");
// 我想输入 Hello,World,Java, 迭代时发现多一个 C++，所以间接删除掉。Iterator iterator = list.iterator();
System.out.println(iterator.next());
System.out.println(iterator.next());
list.remove("C++");
System.out.println(iterator.next());

<!– more –>

那么我想你肯定会遇到一个异样 ConcurrentModificationExceptio。

Hello
World

java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:907)
    at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:857)
    at com.wdbyte.lab.jdk.ModCountDemo.updateCollections(ModCountDemo.java:26)

这个异样在刚开始学习 Java 或者应用其余的非线程平安的汇合过程中可能都有遇到过。导致这个报错呈现的起因就和咱们操作的一样，对于某些汇合，不倡议在遍历时进行数据批改，因为这样会数据呈现不确定性。

那么如何绕过这个谬误呢？这篇文章中脑洞大开的三种形式肯定不会让你悲观。

异样起因

这不是一篇源码剖析的文章，然而为了介绍绕过这个异样呈现的起因，还是要提一下的，曾经晓得的同学能够间接跳过。

依据下面的报错，能够追踪到报错地位 ArrayList.java 的 857 行和 907 行，追踪源码能够发现在迭代器的 next 办法的第一行，调用了 checkForComodification() 办法。

而这个办法间接进行了一个把变量 modCount 和 expectedModCount 进行了比照，如果不统一就会抛出来 ConcurrentModificationException 异样。

final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();}

那么 modCount 这个变量存储的是什么信息呢？

/**
 * The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.
 * Structural modifications are those that change the size of the
 * list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
 * progress may yield incorrect results.
 *
 * <p>This field is used by the iterator and list iterator implementation
 * returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.
 * If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list
 * iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in
 * response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},
 * {@code set} or {@code add} operations.  This provides
 * <i>fail-fast</i> behavior, rather than non-deterministic behavior in
 * the face of concurrent modification during iteration.
 *
 * <p><b>Use of this field by subclasses is optional.</b> If a subclass
 * wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it
 * merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and
 * {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides
 * that result in structural modifications to the list).  A single call to
 * {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than
 * one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw
 * bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}.  If an implementation
 * does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be
 * ignored.
 */
protected transient int modCount = 0;

间接看源码正文吧，间接翻译一下意思就是说 modCount 数值记录的是 列表的构造 被批改的次数，构造批改是指那些 扭转列表大小的批改，或者以某种形式扰乱列表，从而使得正在进行的迭代可能产生不正确的后果。同时也指出了这个字段通常会在迭代器 iterator 和 listIterator 返回的后果中应用，如果 modCount 和预期的值不一样，会抛出 ConcurrentModificationException 异样。

而下面与 modCount 进行比照的字段 expectedModCount 的值，其实是在创立迭代器时，从 modCount 获取的值。如果 列表构造 没有被批改过，那么两者的值应该是统一的。

绕过形式一：40 多亿次循环绕过

下面剖析了异样产生的地位和起因，是因为 modCount 的以后值和创立迭代器时的值有所变动。所以第一种思路很简略，咱们只有能让两者的值统一就能够了。在源码 int modCount = 0; 中能够看到 modCount 的数据类型是 INT，既然是 INT，就是有数据范畴，每次更新列表构造 modCount 都会增 1，那么是不是能够减少到 INT 数据类型的值的最大值 溢出到正数，再持续减少直到变回原来的值呢？如果能够这样，首先要有一种操作能够在更新列表构造的同时不批改数据。为此翻阅了源码寻找这样的办法。还真的存在这样的办法。

public void trimToSize() {
    modCount++;
    if (size < elementData.length) {elementData = (size == 0)
          ? EMPTY_ELEMENTDATA
          : Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

上来就递增了 modCount，同时没有批改任何数据，只是把数据的存储进行了压缩。

List<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, "Hello", "World", "C++", "Java");

list.listIterator();
Iterator iterator = list.iterator();
System.out.println(iterator.next());
System.out.println(iterator.next());
list.remove("C++");
// 40 多亿次遍历，溢出到正数，持续溢出到原值
for (int n = Integer.MIN_VALUE; n < Integer.MAX_VALUE; n++) ((ArrayList) list).trimToSize();
System.out.println(iterator.next());

正确输入了想要的 Hello,World,Java。

绕过形式二：线程加对象锁绕过

剖析一下咱们的代码，每次输入的都是 System.out.println(iterator.next());。能够看进去是先运行了迭代器 next 办法，而后才运行了System.out 进行输入。所以第二种思路是先把第三个元素C++ 更新为Java，而后启动一个线程，在迭代器再次调用 next 办法后，把第四个元素移除掉。这样就输入了咱们想要的后果。

List<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, "Hello", "World", "C++", "Java");

list.listIterator();
Iterator iterator = list.iterator();
System.out.println(iterator.next());
System.out.println(iterator.next());

// 开始操作
list.set(2, "Java");
Phaser phaser = new Phaser(2);
Thread main = Thread.currentThread();
new Thread(() -> {synchronized (System.out) {phaser.arriveAndDeregister();
        while (main.getState() != State.BLOCKED) {
            try {Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        }
        list.remove(3);
    }
}).start();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();

System.out.println(iterator.next());

// 输入汇合
System.out.println(list);

/**
 * 失去输入
 * 
 * Hello
 * World
 * Java
 * [Hello, World, Java]
 */

正确输入了想要的 Hello,World,Java。这里简略说一下代码中的思路，Phaser 是 JDK 7 的新增类，是一个阶段执行处理器。结构时的参数 parties 的值为 2，阐明须要两个参与方实现时才会进行到下一个阶段。而 arriveAndAwaitAdvance 办法被调用时，能够让一个参与方达到。

所以线程中对 System.out 进行加锁，而后执行 arriveAndAwaitAdvance 使一个参与方报告实现，此时会阻塞，等到另一个参与方报告实现后，线程进入到一个主线程不为阻塞状态时的循环。

这时主线程执行 System.out.println(iterator.next());。获取到迭代器的值进行输入时，因为线程内的加锁起因，主线程会被阻塞。晓得线程内把汇合的最初一个元素移除，线程解决实现才会持续。

绕过形式三：利用类型擦除放入魔法对象

在创立汇合的时候为了缩小谬误概率，咱们会应用泛型限度放入的数据类型，其实呢，泛型限度的汇合在运行时也是没有限度的，咱们能够放入任何对象。所以咱们能够利用这一点做些文章。

List<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, "Hello", "World", "C++", "Java");

list.listIterator();
Iterator iterator = list.iterator();
System.out.println(iterator.next());
System.out.println(iterator.next());

// 开始操作
((List)list).set(2, new Object() {public String toString() {String s = list.get(3);
        list.remove(this);
        return s;
    }
});

System.out.println(iterator.next());

代码里间接把第三个元素放入了一个魔法对象，重写了 toString() 办法，内容是返回汇合的第四个元素，而后删除第三个元素，这样就能够失去想要的 Hello,World,Java 输入。

下面就是绕过迭代器遍历时的数据批改报错的三种办法了，不论实用性如何，我感觉每一种都是大开脑洞的操作，这些操作都须要对某个知识点有肯定的理解，关注我，理解更多稀奇古怪的开发技巧。

参考：

[1] https://www.javaspecialists.e…

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