Java循环陷阱：在for-each中删除集合数据导致的异常原理

当我们在遍历 Java 集合（例如 ArrayList）时，如果在遍历过程中尝试修改集合（例如添加或删除元素），就会遇到 ConcurrentModificationException 异常。大家可能会对这个异常感到困惑，因此在这篇文章中，我将详细解释这个异常的产生原理，以及如何正确地在遍历集合的同时修改它。

ConcurrentModificationException 的产生原理

在 Java 集合类中，有一个 modCount 字段，这个字段记录了集合的“结构修改次数”。每当我们添加或删除集合元素时，modCount 就会增加。

这是集合中add的源码

  * @param e element to be appended to this list
         * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
         */
        public boolean add(E e) {
            ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
            elementData[size++] = e;
            return true;
        }

可以看到当add方法调用时modCount++ 当我们使用 for-each 循环或者 Iterator 遍历集合时，会创建一个迭代器对象，这个迭代器对象有一个 expectedModCount 字段，其值在创建时被赋值成 modCount来保持一致。

在遍历的时候，迭代器会在每次开始时检查 expectedModCount 是否等于 modCount。如果这两个值不等，迭代器就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

下面是一个简单的代码示例，演示了在 for-each 循环中尝试修改 ArrayList 时会抛出 ConcurrentModificationException 异常：

    public static void main(String[] args) {
            List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
            arrayList.add("1");
            arrayList.add("2");//modCount 为 2
            Iterator<String> iterator = arrayList.iterator();
            while(iterator.hasNext()) {
                String list = iterator.next();
                if("2".equals(list)){
                    arrayList.remove(list);//因为调用方是arrayList所以modCount会加1，但是**expectedModCount 还是2
                }
            }
            System.out.println("arrayList:"+arrayList);
        }

在这个代码中，在arrayList中调用了2次add方法所以modCount等于2。 循环开始时创建了一个迭代器，这时 expectedModCount 被设置为 modCount 的当前值，也就是 2。

然后在遍历过程中，我们尝试删除 "2"，但是调用方是arrayList这导致 modCount 增加到 3，但 expectedModCount 的值仍然是 2，因此在下一次迭代开始时，迭代器抛出了 ConcurrentModificationException 异常。

大家可能会好奇，不是只有俩个值吗！为甚么会在循环一次？

这与 Java 的 ArrayList 的迭代器实现有关。为了解释这个问题，我们需要深入了解 ArrayList 的 Iterator 是如何工作的。

ArrayList 的 Iterator 在每次调用 next() 方法时，会检查是否还有更多元素。这是通过比较一个 cursor 的值（该值表示迭代器当前所在的位置）和 ArrayList 的大小来实现的。如果 cursor 不等于 ArrayList 的大小，那么 hasNext() 方法就返回 true。

第一次循环进来 cursor=0，size=2，进行下一次循环，

cursor=1，size=2 ，进行下一次循环，注意：在刚才的代码中，在遍历到第二个元素时删除了一个数据

所以第三次判断 cursor=2，size=1 仍然为true 继续向下执行

迭代器会检查 modCount 是否等于 expectedModCount。此时 modCount 已经增加到3，而 expectedModCount 仍然是2，因此迭代器会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

正确的修改方法

那么，我们应该如何在遍历集合的过程中正确地修改它呢？其实，Iterator 为我们提供了 remove 方法，我们可以通过这个方法来删除当前元素。这个方法在删除元素后，会正确地更新 expectedModCount 的值，使其等于 modCount，从而防止 ConcurrentModificationException 异常的产生。

以下是一个使用 Iterator 的 remove 方法在遍历过程中删除元素的代码示例：

javaCopy code
List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
arrayList.add("1");
arrayList.add("2");
Iterator<String> iterator = arrayList.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    String list = iterator.next();
    if("2".equals(list)){
        iterator.remove();
    }
}

这段代码中，我们使用 iterator.remove(); 来删除元素，而不是 arrayList.remove(list); 。这样，迭代器就能正确地跟踪 modCount 的变化，从而避免 ConcurrentModificationException 异常。

总结起来，如果我们想在遍历集合的过程中修改集合，应该使用 Iterator 的 remove 方法。如果我们需要在遍历过程中添加元素，应该选择其他方法，例如先收集需要添加的元素，然后在遍历结束后添加到集合中。 实际开发中可以用removeIf方法来做删除。