为什么在foreach循环中JAVA集合不能添加或删除元素

1. 编码强制规约

在《阿里巴巴Java开发手册》中，针对集合操作，有一项规定，如下：

【强制】不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作。remove 元素请使用 Iterator方式，如果并发操作，需要对 Iterator 对象加锁。

public class SimpleTest {
    public static void main(String[] args) {
        List list = Lists.newArrayList();
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");
 
        //正例
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String item = iterator.next();
            if ("1".equalsIgnoreCase(item)) {
                iterator.remove();
            }
        }
 
        //反例
        for (String item : list) {
            if ("2".equals(item)) {
                list.remove(item);
            }
        }
    }
}

2. 原因分析

在循环或迭代时，会首先创建一个迭代实例，这个迭代实例的expectedModCount 赋值为集合的modCount.   

每当迭代器使⽤ hashNext() / next() 遍历下⼀个元素之前，都会检测 modCount 变量与expectedModCount 值是否相等，相等的话就返回遍历；否则就抛出异常【ConcurrentModificationException】，终⽌遍历

如果在循环中添加或删除元素，是直接调用集合的add,remove方法【导致了modCount增加或减少】，但这些方法不会修改迭代实例中的expectedModCount，导致在迭代实例中expectedModCount 与 modCount的值不相等，抛出ConcurrentModificationException异常

但迭代器中的remove,add方法，会在调用集合的remove,add方法后，将expectedModCount 重新赋值为modCount，所以在迭代器中增加、删除元素是可以正常运行的。

可以参考ArrayList中的内部私有类Itr、ListItr的源码

public Iterator iterator() {
        return new Itr();
    }
 
/**
     * An optimized version of AbstractList.Itr
     */
    private class Itr implements Iterator {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;
 
        Itr() {}
 
        //删除了一些代码
 
        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();
 
            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
 
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
 
  }
   public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
 
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
 
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
 
        return oldValue;
    }

3. 相关知识介绍

3.1. 什么是快速失败(fail-fast)？

快速失败(fail-fast) 是 Java 集合的⼀种错误检测机制。在使⽤迭代器对集合进⾏遍历的时候，在多线程下操作⾮安全失败(fail-safe)的集合类可能就会触发 fail-fast 机制，导致抛出ConcurrentModificationException 异常。 

另外，在单线程下，如果在遍历过程中对集合对象的内容进⾏了修改的话也会触发 fail-fast 机制。

举个例⼦：多线程下，如果线程 1 正在对集合进⾏遍历，此时线程 2 对集合进⾏修改（增加、删除、修改），或者线程 1 在遍历过程中对集合进⾏修改，都会导致线程 1 抛出ConcurrentModificationException 异常。

3.2. 什么是安全失败(fail-safe)呢？

采⽤安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，⽽是先复制原有集合内容，在拷⻉的集合上进⾏遍历。所以，在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，故不会抛ConcurrentModificationException 异常。

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