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这是 why 技术的第 12 篇原创文章
前情回顾
自从我上次发了《这道 Java 基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》这篇文章后。我通过这样的一个行文结构：
解析了小马哥出的这道题，让大家明白了这题的坑在哪里，这题背后隐藏的知识点是什么。
但是我是万万没想到啊，这篇文章居然还有续集。因为有很多读者给我留言，问我为什么？怎么回事？啥情况？
问题片段一：到底循环几次?
有很多读者针对文章的下面的这个片段：
来问了一些问题：为什么会循环三次？循环二次？循环一次？
源码看的脑袋疼。那我觉得我需要 ” 拯救 ” 一下这个哥们了。
问题片段二: 为什么删除第一个不出错?
还有这个片段，对于为什么删除第一个元素不会抛出异常，也是一众选手，不明就里：
为什么？为什么没有问题啊？
提炼问题
上面看着有点乱是不是呢？
那肯定是你没看过我这篇文章《这道 Java 基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》。没关系，我先把问题提炼出来，然后有兴趣你可以再去看看这篇文章。
在描述问题之前，需要说明一下，为了方便演示说明，我会去掉 Java 的 foreach 语法糖，直接替换为编译后的代码，如下:
请坐稳扶好，下面的几个问题有点绕。主要是看图，先知道这几个现象。之后我还会把问题再简化一下。
问题一: 如图所示，为什么删除第一个元素 (公众号) 可以正常执行，删除第二个元素 (why 技术) 就会抛出异常呢？
问题二: 为什么当集合大小大于 2 时，删除第一个元素 (公众号) 也抛出了异常？
问题三: 为什么删除倒数第二个元素可以正常执行？删除倒数第二个元素以外的任意元素就会抛出异常？
问题四: 为什么在删除完成之后立即 break，则可以删除任意元素呢？
问题五: 如图所示，为什么注释掉判断语句直接 remove(“why 技术 ”)不会报错，而加上判断语句就报错了呢？
问题六: 为什么判断 ”why 技术 ” 并 remove 的时候循环三次？为什么注释掉 remove 只循环两次？为什么判断 ” 公众号 ” 并 remove 的时候只循环一次？
 可以正常执行，删除第二个元素 (why 技术) 就会抛出异常呢？
问题二: 为什么当集合大小大于 2 时，删除第一个元素 (公众号) 也抛出了异常？
问题三: 为什么删除倒数第二个元素可以正常执行？删除倒数第二个元素以外的任意元素就会抛出异常？
问题四: 为什么在删除完成之后立即 break，则可以删除任意元素不会报错呢？
问题五: 为什么注释掉判断语句直接 remove(why 技术)不会报错，而加上判断语句就报错了呢？
问题六: 为什么判断 ”why 技术 ” 并 remove 的时候循环三次？为什么注释掉 remove 只循环两次？为什么判断 ” 公众号 ” 并 remove 的时候只循环一次？
晕不晕？
不要晕。上面我只是为了把各种情况都执行一下，然后截图出来，方便大家有个直观的理解。其实，上面的这六个问题，我在看来就只有两个问题：
1. 当前循环会执行几次？
2. 为什么会抛出异常？
而这两个问题中的第二个问题【为什么会抛出异常？】我已经在《这道 Java 基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》这篇文章中进行了十分详尽的解答。所以，就不在这篇文章中讨论了。
那么，现在就只剩下一个问题了: 当前循环会执行几次?
本文会围绕这个问题进行展开，当你明白这个问题后，上面的所有问题都迎刃而解了。
明确分析程序
我们就拿下面这个程序来进行分析：
我写文章之前，在 Debug 模式下碰到了一些不是程序导致的意外 bug(我怀疑是 jdk 或 idea 版本的问题)，我最后会讲一下，而且我觉得 Debug 模式也不太好对这个问题进行直观的文字描述，需要截取大量图片，这样不太方便阅读。所以为了更好的解释这个问题，更加方便大家阅读，我们先进行几个 ” 骚 ” 操作，对程序进行一下改造。
正如上图红色粗线框起来的代码所示。由于这个循环体循环几次是由 while 里面的条件 hasNext()方法，即【cursor!=size】这个条件决定的。
hasNext()方法是 ArrayList 中一个叫做 Itr 内部类中的一个方法。
如果我们能把 hasNext()方法修改成这个样子，加上几行输出，对于我们的分析来说简直完美，直观，漂亮。（Java 程序员确实是靠日志活着。）
这里我们就不去编译一套 JDK 然后修改源码了，可以投机取个巧，和我之前的文章中说的一样，我们自定义一个 ArrayList。
改造点一: 自定义 ArrayList
我们怎么自定义 ArrayList 呢？
首先，我们的需求是为了演示问题方便，但是我们的前提是得保证实验对象的一致性，换句话说就是：我们自定义的 ArrayList 需要和 JDK 的 ArrayList 的实现，一模一样，只是换个名称而已。
所以，我们直接把 JDK 的 ArrayList 拷贝一份出来并修改一个名字即可。
直接拷贝一个 ArrayList 过来后你发现会有报错的地方：
具体报错的信息如下：
并不影响我们这次的测试。所以直接注释掉相关报错的地方。为了便于区分，我们修改名称为 WhyArrayList，并修改对应的代码：
到这一步我们自定义的 ArrayList 就算是改造完成了。只需要把他用起来即可，怎么用，很简单，替换原来的 ArrayList 即可，如下图所示(如果不清晰，可以点看看大图哦)：
但是我觉得输出的日志还是不够清晰，直观。我想要直接输出当前是第几次循环，如下：
那我们怎么实现呢？这就是我们的第二个改造点了。
改造点二: 自定义 Iterator
要实现上面的日志输出我们很容易能想到第一个修改点，如下：
现在我们的问题是怎么把 loopTime(循环次数)这个值传进来。直接调用肯定是不行的，Iterator 并没有这个方法。可以看看提示：
那怎么办呢？
你想啊，Iterator 是一个接口，既然它没有这个方法，那我们也就自定义一个 WhyIterator 继承 JDK 的 Iterator，然后在 WhyIterator 里面定义我们想要的接口即可：
然后我们在 WhyArrayList 里面只需要让内部类 Itr 实现 WhyIterator 接口即可：
最后一步，调用起来，修改程序，并执行如下：
啊，这日志，舒服了！
接下来，我们进行丧心病狂的第三个改造点：
改造点三: 一步一输出
这一个改造点，我就不进行详细说明了，授人以鱼不如授人以渔，前面两个改造点你如果会了，那你也能继续改造，得到下面的程序，并搞出一步一输出日志：
上面这图，就是我们最后需要分析的程序和日志了。
如果你对于得到上面的输出还是有点困难的话，你可以在文末找到我的 git 地址，我把程序都上传到了 git 上。
真相已经摆在眼前了
其实你想一想，还用分析吗？经过上面的三个 ” 骚 ” 操作后，真相已经摆在眼前了。
以这位读者的问题举例.
第一个问题：为什么判断 ”why 技术 ” 并 remove 的时候循环三次？
你品一品这个输出，这就是真相呀！为什么会循环三次，一目了然了啊！
【第 1 次循环】cursor=0,size=2, 判定结果:true
【第 1 次循环】var3.next 方法被调用 cursor 进行加一操作
【第 2 次循环】cursor=1,size=2, 判定结果:true
【第 2 次循环】var3.next 方法被调用 cursor 进行加一操作
【第 2 次循环】list.remove 方法被调用 size 进行减一操作
【第 3 次循环】cursor=2,size=1, 判定结果:true
再回答另外一个问题：为什么注释掉 remove 只循环两次？
你再品一品这个输出：
第三个问题：为什么判断 ” 公众号 ” 并 remove 的时候只循环一次？
继续品这个输出：
致命一问，灵魂一击
对于之前列举的其他问题，你有没有发现其实有很多共同的地方，但是我故意扰乱了你的判断，你仔细读这几个问题：
当集合大小等于 2 时，为什么删除第一个元素 (公众号) 可以正常执行？
当集合大小大于 2 时，删除第一个元素 (公众号) 也抛出了异常？
为什么删除倒数第二个元素可以正常执行？
上面的三个问题其实是在说一个问题，你发现了吗？
当集合大小等于 2 时第一个元素(公众号)，是不是就是倒数第二个元素？！
恍然大悟有没有？
再看一个示例：
下图是上面示例的输出：
敲黑板，数学推理来了：
在单线程的情况下，只要你的 ArrayList 集合大小大于等于 2(假设大小为 n，即 size=n)，你删除倒数第二个元素的时候，cursor 从 0 进行了 n - 1 次的加一操作，size(即 n)进行了一次减 1 的操作, 所以 n -1=n-1，即 cursor=size。
因为判断条件返回为 fales，虽然你的 modCount 变化了。但是不会进入下次循环，就不会触发 modCount 和 expectedModCount 的检查，也就不会抛出 ConcurrentModifyException.
所以这个问题我也就回答了。
意外收获
我在写文章的过程中，还有意外收获。就是一个读者提出的这个问题：为什么迭代器里面的 hasNext()里面要用!= 来判断 index 和 size 之间的关系，而不是用 < 符号呢。
当时我并没有留意到这个问题，我觉得就是都可以，无关紧要。但是写的时候我突然想明白了，这可不是无关紧要的事，这地方必须是【!=】。
我给你看个表格：
在上面的程序中我把判断条件改为了【cursor<size】，当执行到第三次循环，cursor=2，size= 1 时。用 cursor<size 返回的是 false，则不会继续循环，所以不会触发 fail-fast 机制。如果用 cursor!=size 返回的是 true，会继续执行循环，所以会触发检查 modCount 的操作，触发 fail-fast 机制。
正如我截图中说的：这里用【!=】判断，是符合它的语境的。用迭代器循环的时候，循环结束的条件就是循环到最后一个元素就停止循环。但是这一条件的前提是在我循环的过程中，集合大小是固定的。如果集合大小发生了变化，那就会触发 fail-fast 机制。
智子封锁:Debug 下的问题
说到这个问题，我真的觉得我被智子封锁了，我开始理解那些科学家为什么要自杀了。如果你读过《三体》，你知道我在说什么。
不论是用我们自定义的 WhyArrayList 还是 JDK 的 ArrayList 结果都是一样的，为了结果的直观，我用 WhyArrayList 给你演示一下：
第一步是没有问题的：
但是当进入第一次循环，cursor=1，return 之前又变成了 2。
所以程序在 Debug 模式下的输出变成了这样：
我的 Idea 版本是：IntelliJ IDEA 2019.2.4 (Ultimate Edition)
我的 JDK 版本信息如下：
openjdk version “1.8.0_212”
OpenJDK Runtime Environment (AdoptOpenJDK)(build 1.8.0_212-b03)
OpenJDK 64-Bit Server VM (AdoptOpenJDK)(build 25.212-b03, mixed mode)
如果你也碰到过，你知道是怎么情况，请你告诉我究竟是怎么回事，是不是计划的一部分。
扩展阅读
本文前传
答应我，如果你不知道这个知识点，想完全掌握的话，一定要去读一读本文的前传《这道 Java 基础题真的有坑！我求求你，认真思考后再回答。》。两篇文章合计一起食用，味道更佳。
本文代码
本文的源码我已经上传到 git 上了，git 地址如下：
git clone git@github.com:thisiswanghy/WhyArrayList.git
fail-fast 机制和 fail-safe 机制
文中多次提到了 ”fail-fast” 机制(快速失败)，与其对应的还有 ”fail-safe” 机制(失败安全)。
这种机制是一种思想，它不仅仅是体现在 Java 的集合中。在我们常用的 rpc 框架 Dubbo 中，在集群容错时也有相关的实现。
Dubbo 主要提供了这样几种容错方式：
Failover Cluster – 失败自动切换
Failfast Cluster – 快速失败
Failsafe Cluster – 失败安全
Failback Cluster – 失败自动恢复
Forking Cluster – 并行调用多个服务提供者
如果对这两种机制感兴趣的朋友可以查阅相关资料，进行了解。如果想要了解 Dubbo 的集群容错机制，可以看官方文档，地址如下：
http://dubbo.apache.org/zh-cn…
Java 语法糖
文中说到 foreach 循环的时候提到了 Java 的语法糖。如果对这一块有兴趣的读者，可以在网上查阅相关资料，也可以看看《深入理解 Java 虚拟机》的第 10.3 节，有专门的介绍。
书中说到:
总而言之，语法糖可以看做是编译器实现的一些“小把戏”，这些“小把戏”可能会使得效率“大提升”，但我们也应该去了解这些“小把戏”背后的真实世界，那样才能利用好它们，而不是被它们所迷惑。
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阿里 Java 开发手册
阿里 Java 开发手册中也有对该问题的描述，强制要求：
不要在 foreach 循环里面进行元素的 remove/add 操作。remove 元素请使用 Iterator 方式，如果并发操作，需要对 Iterator 对象加锁。
阿里的孤尽大佬作为主要作者写的这本《阿里 Java 开发手册》，可以说是呕心沥血推出的业界权威，非常值得阅读。读完此书，你不仅能够获得很多干货，甚至你还能读出一点技术情怀在里面。
对于技术情怀，孤尽大佬是这样的说的：
热爱、思考、卓越。热爱是一种源动力，而思考是一个过程，而卓越是一个结果。如果给这三个词加一个定语，使技术情怀更加立体、清晰地被解读，那就是奉献式的热爱，主动式的思考，极致式的卓越。
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最后说一句
如果你之前对于这个知识点掌握的不牢固，读完这篇文章之后你会知道有这么一个知识点，但是仅仅是知道，不是一个十分具化的印象。只有你实际的操作一下之后，才能算是掌握了，源码会刻在你的潜意识里面。久久不会忘记。这部分现在对我来说，我输出了共计 1 万 3 千多字的文章，在我的脑海中固若金汤。
所以我个人建议，最好再去实际操作一下吧。git 地址我前面给你了。
再推销一下我公众号：对于写文章，其实想到写什么内容并不难，难的是你对内容的把控。关于技术性的语言，我是反复推敲，查阅大量文章来进行证伪，总之慎言慎言再慎言，毕竟做技术，我认为是一件非常严谨的事情，我常常想象自己就是在故宫修文物的工匠，在工匠精神的认知上，目前我可能和他们还差的有点远，但是我时常以工匠精神要求自己。就像我之前表达的：对于技术文章（因为我偶尔也会荒腔走板的聊一聊生活，写一写书评，影评），我尽量保证周推，全力保证质量。坚持输出原创。
才疏学浅，难免会有纰漏，如果你发现了错误的地方，还请你留言给我指出来，我对其加以修改。
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