collection集合体系与并发修改异常的解决方法

下面我来详细讲解“collection集合体系与并发修改异常的解决方法”。

一、collection集合体系介绍

Java的集合体系分为List、Set、Map三种，它们分别对应了序列、集合和映射这三个数学概念。

List是有序的，更像是一个数组，但它不存在固定长度的限制，可以动态增加删除，比数组更灵活方便。List常用的实现类包括ArrayList、LinkedList、Vector等。

Set是无序的，不允许重复元素，常用的实现类有HashSet，TreeSet等。

Map是映射表，也称为关联数组，它存储一组“键值-映射值”的关联数据，并且每个键值对应一个唯一的映射值。Map常用的实现类有HashMap、TreeMap、HashTable等。

二、并发修改异常的原因

当多个线程同时操作同一个集合时，如果其中一个线程在操作后修改了集合的结构（增加或删除元素），导致其他线程访问的数据发生变化，就会抛出ConcurrentModificationException异常。

这种异常的原因是，多个线程同时操作同一个集合时，集合的内部结构发生变化，导致另一个线程的迭代器失效，进而引发了并发修改异常。

三、并发修改异常的解决方法

为了解决这种并发修改异常，我们可以采用以下三种方式：

1.使用并发集合类

Java提供了一些线程安全的集合类，如CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap等，在多线程环境下可以避免并发修改异常。这些集合类会在修改时创建一个新的副本并进行修改，修改后再将新的副本替换原来的集合，从而保证了线程安全。

CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");

2.使用同步代码块

在加入和删除元素时，使用同步代码块将可能引起并发修改异常的代码包装起来，以保证同一时刻只有一个线程对集合进行修改。

List<String> list = new ArrayList<>();
synchronized(list) {
    list.add("a");
    list.add("b");
    list.add("c");
}

3.使用迭代器

在遍历集合时，使用迭代器而非for-each循环，因为迭代器能够在遍历时同时检查集合是否被修改，从而避免了并发修改异常。

List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

四、示例说明

以使用CopyOnWriteArrayList解决并发修改异常为例，下面是示例代码和说明：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class ConcurrentListExample {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                list.add(i);
                System.out.println("Thread1 add " + i);
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 10; i < 20; i++) {
                list.add(i);
                System.out.println("Thread2 add " + i);
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(list);
    }
}

上述代码中，我们创建了两个线程，分别向CopyOnWriteArrayList集合中添加元素。运行程序后，输出结果为：

Thread1 add 0
Thread1 add 1
Thread1 add 2
Thread2 add 10
Thread1 add 3
Thread2 add 11
Thread1 add 4
Thread2 add 12
Thread1 add 5
Thread2 add 13
Thread1 add 6
Thread2 add 14
Thread1 add 7
Thread2 add 15
Thread1 add 8
Thread2 add 16
Thread1 add 9
Thread2 add 17
Thread2 add 18
Thread2 add 19
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

可以看到，多线程同时对CopyOnWriteArrayList进行修改，并没有出现并发修改异常，说明使用CopyOnWriteArrayList可以有效避免这种异常。