【日拱一卒进击大厂系列】ArrayList的面试陷阱别跳进去了
背景
昨天小枫接到了一个公司的面试电话，其中一道面试题觉得有点意思，在这里和大家一起分享下。面试题是ArrayList如何删除指定元素。乍听很简单的问题，但是如果没有实际踩过坑很容易掉进面试官的陷阱中，我们一起来分析下吧。
问题分析
疑惑满满
小枫听到这个面试题的时候，心想这是什么水面试官，怎么问这么简单的题目，心想一个for循环加上equal判断再删除不就完事了吗？但是转念一想，不对，这里面肯定有陷阱，不然不会问这么看似简单的问题。小枫突然想起来之前写代码的时候好像遇到过这个问题，也是在ArrayList中删除指定元素，但是直接for循环remove元素的时候还抛出了异常，面试官的陷阱估计在这里。小枫暗自窃喜，找到了面试官埋下的陷阱。
小枫回想起当天的的测试情况，代码进行了脱敏改造。当初是要在ArrayList中删除指定元素，小枫三下五除二，酣畅淋漓的写下了如下的代码，信心满满的点了Run代码的按钮，结果尴尬了，抛异常了。
public class TestListMain {
public static void main(String[] args) {
List<String> result = new ArrayList<>();
result.add("a");
result.add("b");
result.add("c");
result.add("d");
for (String s : result) {
if ("b".equals(s)) {
result.remove("b");
}
}
}
}
一个大大红色的异常马上就出来了，OMG，怎么会这样呢，感觉代码没什么问题啊，赶紧看看抛了什么异常，在哪里抛的异常吧。可以看出来抛了一个ConcurrentModificationException的异常，而且是在Itr这个类中的一个检测方法中抛出来的异常，这是怎么回事呢？我们的原始代码中并没有这个Itr代码，真是百思不得其解。
拨云见日
既然从源代码分析不出来，我们就看下源代码编译后的class文件中的内容是怎样的吧，毕竟class文件才是JVM真正执行的代码，不看不知道，一看吓一跳，JDK原来是这么玩的。原来如此，我们原始代码中的for-each语句，编译后的实际是以迭代器来代替执行的。
public class TestListMain {
public TestListMain() {
}
public static void main(String[] args) {
List<String> result = new ArrayList();
result.add("a");
result.add("b");
result.add("c");
result.add("d");
//创建迭代器
Iterator var2 = result.iterator();
while(var2.hasNext()) {
String s = (String)var2.next();
if ("b".equals(s)) {
result.remove("b");
}
}
}
}
通过ArrayList创建的Itr这个内部类迭代器，于是for-each循环就转化成了迭代器加while循环的方式，原来看上去的for-each循环被挂羊头卖狗肉了。
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
Itr这个内部类迭代器，通过判断hasNext()来判断迭代器是否有内容，而next()方法则获取迭代器中的内容。
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
Itr() {}
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
...
}
大致的过程如下所示：
真正抛异常的地方是这个检测方法， 当modCount与expectedModCount不相等的时候直接抛出异常了。那我们要看下modCount以及expectedModCount分别是什么。这里的modCount代表ArrayList的修改次数，而expectedModCount代表的是迭代器的修改次数，在创建Itr迭代器的时候，将modCount赋值给了expectedModCount，因此在本例中一开始modCount和expectedModCount都是4（添加了四次String元素）。但是在获取到b元素之后，ArrayList进行了remove操作，因此modCount就累加为5了。因此在进行检查的时候就出现了不一致，最终导致了异常的产生。到此我们找到了抛异常的原因，循环使用迭代器进行循环，但是操作元素却是使用的ArrayList操作，因此迭代器在循环的时候发现元素被修改了所以抛出异常。
我们再来思考下，为什么要有这个检测呢？这个异常到底起到什么作用呢？我们先来开下ConcurrentModificationException的注释是怎么描述的。简单理解就是不允许一个线程在修改集合，另一个线程在集合基础之上进行迭代。一旦检测到了这种情况就会通过fast-fail机制，抛出异常，防止后面的不可知状况。
/**
***
* For example, it is not generally permissible for one thread to modify a Collection
* while another thread is iterating over it. In general, the results of the
* iteration are undefined under these circumstances. Some Iterator
* implementations (including those of all the general purpose collection implementations
* provided by the JRE) may choose to throw this exception if this behavior is
* detected. Iterators that do this are known as <i>fail-fast</i> iterators,
* as they fail quickly and cleanly, rather that risking arbitrary,
* non-deterministic behavior at an undetermined time in the future.
***
**/
public class ConcurrentModificationException extends RuntimeException {
...
}
回顾整个过程
如何正确的删除
既然抛异常的原因是循环使用了迭代器，而删除使用ArrayList导致检测不通过。那么我们就循环使用迭代器，删除也是用迭代器，这样就可以保证一致了。
public class TestListMain {
public static void main(String[] args) {
List<String> result = new ArrayList<>();
result.add("a");
result.add("b");
result.add("c");
result.add("d");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator .hasNext()) {
String str = iterator.next();
if ("b".equals(str)) {
iterator.remove();
}
}
}
总结
本文主要对于ArrayList在for循环中进行元素删除出现的异常进行源码分析，这也是面试的时候经常出现的面试陷阱题，面试官通过这样看似简单的题目考察候选者的JDK源码的掌握程度。
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