Java?map為什么不能遍歷的同時(shí)進(jìn)行增刪操作

更新時(shí)間：2022年07月07日 11:24:16 作者：你呀不牛?

這篇文章主要介紹了Java?map為什么不能遍歷的同時(shí)進(jìn)行增刪操作，文章圍繞主題展開詳細(xì)的內(nèi)容介紹，具有一定的參考價(jià)值，需要的小伙伴可以參考一下

foreach循環(huán)？

java foreach 語(yǔ)法是在jdk1.5時(shí)加入的新特性，主要是當(dāng)作for語(yǔ)法的一個(gè)增強(qiáng)，那么它的底層到底是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？下面我們來(lái)好好研究一下：

foreach 語(yǔ)法內(nèi)部，對(duì)collection是用iterator迭代器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)數(shù)組是用下標(biāo)遍歷來(lái)實(shí)現(xiàn)。Java 5 及以上的編譯器隱藏了基于iteration和數(shù)組下標(biāo)遍歷的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

（注意，這里說的是“Java編譯器”或Java語(yǔ)言對(duì)其實(shí)現(xiàn)做了隱藏，而不是某段Java代碼對(duì)其實(shí)現(xiàn)做了隱藏，也就是說，我們?cè)谌魏我欢蜫DK的Java代碼中都找不到這里被隱藏的實(shí)現(xiàn)。這里的實(shí)現(xiàn)，隱藏在了Java 編譯器中，查看一段foreach的Java代碼編譯成的字節(jié)碼，從中揣測(cè)它到底是怎么實(shí)現(xiàn)的了）

我們寫一個(gè)例子來(lái)研究一下：

public class HashMapIteratorDemo {
	String[] arr = {"aa", "bb", "cc"};
	
	public void test1() {
		for(String str : arr) {
		}
	}
}

將上面的例子轉(zhuǎn)為字節(jié)碼反編譯一下（主函數(shù)部分）：

也許我們不能很清楚這些指令到底有什么作用，但是我們可以對(duì)比一下下面段代碼產(chǎn)生的字節(jié)碼指令：

public class HashMapIteratorDemo2 {
	
	String[] arr = {"aa", "bb", "cc"};
	
	public void test1() {
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			String str = arr[i];
		}
	} 
}

看看兩個(gè)字節(jié)碼文件，有木有發(fā)現(xiàn)指令幾乎相同，如果還有疑問我們?cè)倏纯磳?duì)集合的foreach操作：

通過foreach遍歷集合：

public class HashMapIteratorDemo3 {
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	
	public void test1() {
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		
		for(Integer var : list) {
		}
	}
}

通過Iterator遍歷集合：

public class HashMapIteratorDemo4 {
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	
	public void test1() {
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		
		Iterator<Integer> it = list.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			Integer var = it.next();
		}
	}
}

將兩個(gè)方法的字節(jié)碼對(duì)比如下：

我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)方法字節(jié)碼指令操作幾乎一模一樣；

這樣我們可以得出以下結(jié)論：

對(duì)集合來(lái)說，由于集合都實(shí)現(xiàn)了Iterator迭代器，foreach語(yǔ)法最終被編譯器轉(zhuǎn)為了對(duì)Iterator.next()的調(diào)用；

對(duì)于數(shù)組來(lái)說，就是轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)組中的每一個(gè)元素的循環(huán)引用。

HashMap遍歷集合并對(duì)集合元素進(jìn)行remove、put、add

1、現(xiàn)象

根據(jù)以上分析，我們知道HashMap底層是實(shí)現(xiàn)了Iterator迭代器的，那么理論上我們也是可以使用迭代器進(jìn)行遍歷的，這倒是不假，例如下面：

public class HashMapIteratorDemo5 {
	public static void main(String[] args) {
		Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
		map.put(1, "aa");
		map.put(2, "bb");
		map.put(3, "cc");
		
		for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()){  
		    int k=entry.getKey();  
		    String v=entry.getValue();  
		    System.out.println(k+" = "+v);  
		}  
	} 
}

輸出：

ok，遍歷沒有問題，那么操作集合元素remove、put、add呢？

public class HashMapIteratorDemo5 {
	public static void main(String[] args) {
		Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
		map.put(1, "aa");
		map.put(2, "bb");
		map.put(3, "cc");
		
		for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()){  
		    int k=entry.getKey();  
		    if(k == 1) {
		    	map.put(1, "AA");
		    }
		    String v=entry.getValue();  
		    System.out.println(k+" = "+v);  
		}  
	} 
}

執(zhí)行結(jié)果：

執(zhí)行沒有問題，put操作也成功了。

但是！但是！但是！問題來(lái)了?。?！

我們知道HashMap是一個(gè)線程不安全的集合類，如果使用foreach遍歷時(shí)，進(jìn)行add，remove操作會(huì)java.util.ConcurrentModificationException異常。put操作可能會(huì)拋出該異常。（為什么說可能，這個(gè)我們后面解釋）

為什么會(huì)拋出這個(gè)異常呢？

我們先去看一下java api文檔對(duì)HasMap操作的解釋吧。

翻譯過來(lái)大致的意思就是該方法是返回此映射中包含的鍵的集合視圖。集合由映射支持，如果在對(duì)集合進(jìn)行迭代時(shí)修改了映射（通過迭代器自己的移除操作除外），則迭代的結(jié)果是未定義的。集合支持元素移除，通過Iterator.remove、set.remove、removeAll、retainal和clear操作從映射中移除相應(yīng)的映射。簡(jiǎn)單說，就是通過map.entrySet()這種方式遍歷集合時(shí)，不能對(duì)集合本身進(jìn)行remove、add等操作，需要使用迭代器進(jìn)行操作。

對(duì)于put操作，如果這個(gè)操作時(shí)替換操作如上例中將第一個(gè)元素進(jìn)行修改，就沒有拋出異常，但是如果是使用put添加元素的操作，則肯定會(huì)拋出異常了。

我們把上面的例子修改一下：

public class HashMapIteratorDemo5 {
	public static void main(String[] args) {
		Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
		map.put(1, "aa");
		map.put(2, "bb");
		map.put(3, "cc");
		
		for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()){  
		    int k=entry.getKey();  
		    if(k == 1) {
		    	map.put(4, "AA");
		    }
		    String v=entry.getValue();  
		    System.out.println(k+" = "+v);  
		}  
 
	} 
}

執(zhí)行出現(xiàn)異常：

這就是驗(yàn)證了上面說的put操作可能會(huì)拋出java.util.ConcurrentModificationException異常。

但是有疑問了，我們上面說過foreach循環(huán)就是通過迭代器進(jìn)行的遍歷啊？為什么到這里是不可以了呢？

這里其實(shí)很簡(jiǎn)單，原因是我們的遍歷操作底層確實(shí)是通過迭代器進(jìn)行的，但是我們的remove等操作是通過直接操作map進(jìn)行的，如上例子：map.put(4, "AA");//這里實(shí)際還是直接對(duì)集合進(jìn)行的操作，而不是通過迭代器進(jìn)行操作。所以依然會(huì)存在ConcurrentModificationException異常問題。

2、細(xì)究底層原理

我們?cè)偃タ纯碒ashMap的源碼，通過源代碼，我們發(fā)現(xiàn)集合在使用Iterator進(jìn)行遍歷時(shí)都會(huì)用到這個(gè)方法：

final Node<K,V> nextNode() {
            Node<K,V>[] t;
            Node<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
            }
            return e;
        }

這里modCount是表示map中的元素被修改了幾次(在移除，新加元素時(shí)此值都會(huì)自增)，而expectedModCount是表示期望的修改次數(shù)，在迭代器構(gòu)造的時(shí)候這兩個(gè)值是相等，如果在遍歷過程中這兩個(gè)值出現(xiàn)了不同步就會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常。

現(xiàn)在我們來(lái)看看集合remove操作：

（1）HashMap本身的remove實(shí)現(xiàn)：

public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}

（2）HashMap.KeySet的remove實(shí)現(xiàn)

public final boolean remove(Object key) {
    return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
}

（3）HashMap.EntrySet的remove實(shí)現(xiàn)

public final boolean remove(Object o) {
    if (o instanceof Map.Entry) {
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>) o;
        Object key = e.getKey();
        Object value = e.getValue();
        return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
    }
    return false;
}

（4）HashMap.HashIterator的remove方法實(shí)現(xiàn)

public final void remove() {
    Node<K,V> p = current;
    if (p == null)
        throw new IllegalStateException();
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    current = null;
    K key = p.key;
    removeNode(hash(key), key, null, false, false);
    expectedModCount = modCount; //----------------這里將expectedModCount 與modCount進(jìn)行同步
}

以上四種方式都通過調(diào)用HashMap.removeNode方法來(lái)實(shí)現(xiàn)刪除key的操作。在removeNode方法內(nèi)只要移除了key， modCount就會(huì)執(zhí)行一次自增操作，此時(shí)modCount就與expectedModCount不一致了；

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                           boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        ...
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode)
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p)
                tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;   //------------------------這里對(duì)modCount進(jìn)行了自增，可能會(huì)導(dǎo)致后面與expectedModCount不一致
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
        }
        return null;
   }

上面三種remove實(shí)現(xiàn)中，只有第三種iterator的remove方法在調(diào)用完removeNode方法后同步了expectedModCount值與modCount相同，所以在遍歷下個(gè)元素調(diào)用nextNode方法時(shí)，iterator方式不會(huì)拋異常。

到這里是不是有一種恍然大明白的感覺呢！

所以，如果需要對(duì)集合遍歷時(shí)進(jìn)行元素操作需要借助Iterator迭代器進(jìn)行，如下：

public class HashMapIteratorDemo5 {

	public static void main(String[] args) {
		Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
		map.put(1, "aa");
		map.put(2, "bb");
		map.put(3, "cc");
		//		for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()){  //		    int k=entry.getKey();  //		    //		    if(k == 1) {//		    	map.put(1, "AA");//		    }//		    String v=entry.getValue();  //		    System.out.println(k+" = "+v);  //		}
		Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
		while(it.hasNext()){
			Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
			int key=entry.getKey();
	        if(key == 1){
	            it.remove();
	        }
		}
	}
}

到此這篇關(guān)于Java map為什么不能遍歷的同時(shí)進(jìn)行增刪操作的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java map 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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