Java源码解析ArrayList及ConcurrentModificationException

Java中的ArrayList是一个实现了List接口的动态数组，可以自动扩容。ArrayList提供了很多方便的方法，可以让我们对数组进行快速的操作。但是，在多线程环境下，操作ArrayList时容易抛出ConcurrentModificationException异常。下面是一个完整攻略，来详细讲解如何解析ArrayList和ConcurrentModificationException。

1. ArrayList源码解析

1.1 ArrayList实现原理

ArrayList内部是用一个Object类型的数组elementData来存储数据的。当我们向ArrayList中添加元素时，如果elementData中的空间不足，就会新建一个大一些的数组，并将原来的元素复制到新的数组中。

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

1.2 ArrayList常用方法解析

• add(E e): 添加元素到ArrayList中。
• get(int index): 根据下标获取ArrayList中的元素。
• remove(int index): 根据下标删除ArrayList中的元素。
• size(): 返回ArrayList中元素的个数。

2. ConcurrentModificationException解析

当我们在使用Iterator遍历ArrayList时，如果在遍历的过程中改变了ArrayList的结构（如添加或删除元素），就会抛出ConcurrentModificationException异常。

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
for (String str : list) {
    if (str.equals("B")) {
        list.remove(str);
    }
}

在上面的代码中，我们在遍历的过程中尝试删除一个元素，这时就会抛出ConcurrentModificationException异常。

3. 解决ConcurrentModificationException异常

为了避免ConcurrentModificationException异常的出现，我们可以使用以下方法：

3.1 使用Iterator来遍历ArrayList

在使用Iterator遍历ArrayList的过程中，如果在遍历时改变了ArrayList的结构，就会抛出ConcurrentModificationException异常。因此，我们可以在遍历时通过Iterator对象的remove方法来删除元素。

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
Iterator<String> iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    String str = iter.next();
    if (str.equals("B")) {
        iter.remove();
    }
}

3.2 使用CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是一个并发安全的ArrayList实现。它的实现原理是：在对CopyOnWriteArrayList进行修改时，会先复制一份原有的ArrayList，然后对复制出来的ArrayList进行修改，修改完成后再将原有的ArrayList引用指向新的ArrayList，以此来保证并发安全。

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
for (String str : list) {
    if (str.equals("B")) {
        list.remove(str);
    }
}

在上面的代码中，我们在遍历的过程中尝试删除一个元素，这时不会抛出ConcurrentModificationException异常，因为CopyOnWriteArrayList是并发安全的。

4. 示例说明

示例1：遍历时删除元素

以下示例演示了在使用Iterator遍历ArrayList时，尝试删除一个元素，导致抛出ConcurrentModificationException异常。

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
for (String str : list) {
    if (str.equals("B")) {
        list.remove(str);
    }
}

示例2：使用CopyOnWriteArrayList

以下示例演示了如何使用CopyOnWriteArrayList来解决并发问题。

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
for (String str : list) {
    if (str.equals("B")) {
        list.remove(str);
    }
}

在这个示例中，我们在遍历的过程中尝试删除一个元素，但不会抛出ConcurrentModificationException异常，因为CopyOnWriteArrayList是并发安全的。