本篇參考 《碼出高效 Java 開發手冊》
fail-fast機制是集合世界中比較常見的錯誤檢測機制，通常出現在遍歷集合元素的過程中，下面通過校園生活中的一個例子來體會fail-fast機制。- 上課前，班長開始點名，剛點到一半，這時教師外面兩兩三三進來幾位同學，同學們起鬨：點錯了！班長重新點名，點到中途，又出去幾位同學，同學們又起鬨說：點錯了！班長又需要重新點名了，這就是
fail-fast機制。它是一種對集合遍歷操作時的錯誤檢測機制，在遍歷中途出現意料之外的修改時，通過unchecked異常暴力的反饋出來，這種機制經常出現在多線程環境下，當前線程會維護一個計數比較器，叫做expectedModCount，記錄已經修改過的次數，在進入遍歷前，會把實時修改次數modCount賦值給expectedModCount，如果這兩個數據不相等，則拋出異常。java.util 下的所有集合類都是fail-fast，而 concurrent 包中的集合類都是fail-safe。與fail-fast不同，fail-safe對於剛纔點名被頻繁打斷的情形，相當於班長直接拿出手機快速拍照，然後跟據照片點名，不在關心同學們的進進出出。 - 下面我們通過
ArrayList.subList()方法進一步闡述fail-fast這種機制，在某種情況下，需要從一個主列表 master 中獲取子列表 branch，master 集合元素個數的增加或刪除，均會導致子列表的遍歷、增加、刪除進而產生fail-fast異常，代碼分析如下：
@Test
public void test01() {
List masterList = new ArrayList();
masterList.add("one");
masterList.add("two");
masterList.add("three");
masterList.add("four");
masterList.add("five");
List branchList = masterList.subList(0, 3);
System.out.println(branchList);
// 下方三行代碼，如果不註釋掉，則會導致 branchList 操作出現異常 (`第一處`)
masterList.remove(0);
masterList.add("ten");
masterList.clear();
// 下方四行全部執行成功
branchList.clear();
branchList.add("six");
branchList.add("seven");
branchList.remove(0);
// 正常遍歷結束 ：只有一個元素：seven
for (Object t : branchList) {
System.out.println(t);
}
// 子列表修改導致主列表也被動修改，輸出：[seven, four, five]
System.out.println(masterList);
}
- 第一處說明，如果不註釋掉，masterList 的任何有關於元素個數的修改操作都會導致 branchList 的 ”增刪改查“ 拋出
ConcurrentModificationException異常，在實際調研中，大部分程序員知道 subList 子列表無法序列化，也知道它的修改會導致主列表的修改，但是並不知道主列表個數的改動會讓子列表如此敏感，頻頻拋出異常，在實際代碼中，這樣的故障案例屬於常見的類型， subList 方法返回的是內部類 SubList 的對象，SubList 類是 ArrayList 的內部類，SubList 的定義如下，並沒有實現序列化接口，無法網絡傳輸： private static class SubList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess {...}- 在 foreach 遍歷元素時，使用刪除方式測試
fail-fast機制，查看如下代碼：
@Test
public void test02() {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("one");
list.add("two");
list.add("three");
for (String s : list) {
if ("two".equals(s)) {
list.remove(s);
}
}
System.out.println(list);
}
- 編譯正確，執行成功！輸出 [one，three] ，說好的
ConcurrentModificationException異常呢？這只是一種巧合，在集合遍歷時維護一個初始值爲0的遊標cursor，從頭到尾的進行掃描，當cursor等於 size 時，退出遍歷，執行remove這個元素後，所有元素往前拷貝，size = size -1即爲2，這時 cursor 也等於2。在執行hasNext()時，結果爲 false，退出循環體，並沒有機會執行到next()的第一行代碼checkForComodification()，此方法用來判斷 expectedModCount 和 modCount 是否相等，如果不相等，則會拋出 ConcurrentModificationException 異常。 - 這個案列應該引起對刪除元素時的 fail-fast 警覺，我們可以使用 Iterator 機制進行遍歷時的刪除，如果時多線程併發，還需要在 Iterator 遍歷時加鎖，如下源碼：
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
synchronized(對象) {
String item = iterator.next();
if (刪除元素的條件) {
iterator.remove();
}
}
}
- 或者使用併發容器
CopyOnWriteArrayList代替 ArrayList。順便介紹一個 COW 奶牛家族，即 Copy-On-Write。它是併發的一種新思路，實行讀寫分離，如果要是寫操作，則複製一個新集合，在新集合中對元素進行添加或刪除，待一切都修改完成後，再將原集合的引用指向新集合，這樣做的好處是可與高併發的對 COW 進行讀和遍歷操作，而不需要加鎖，因爲當前集合不會添加任何元素，使用 COW 時應該注意兩點：儘量設置合理的容量初始值，它擴容的代價比較大；使用批量添加或刪除方法，如 addAll 或 removeAll 操作，在高併發請求下，可以攢一下要添加或者刪除的元素，避免增加一個元素複製整個集合。
- COW 是
fail-safe機制的，在併發包中的集合都是由這種機制實現的，fail-safe 是在安全的副本（或者說沒有修改操作的正本）上進行遍歷，集合修改與副本的遍歷是沒有任何關係的，但是缺點也很明顯，就是讀取不到最新的數據。這也是 CAP 理論中 一致性和可用性的矛盾之處。