for循环遍历集合时add或remove

之前使用foreach循环add数组元素时抛出ConcurrentModificationException，故总结如下：

运行：foreach循环时调用add，抛出java.util.ConcurrentModificationException异常：

可参考阿里编程手册的foreach中remove/add反例，截图如下：

上述例子把’1"换成"2"，remove时则不会抛出异常。故分析如下：

示例代码：

List list = new ArrayList<>();
list.add("e1");
list.add("e2");

for (String str : list) {
    if ("e1".equals(str)) {
        list.remove("e1");
    }

    if ("e2".equals(str)) {
        System.out.println("element 2 fetched");
    }
}

运行结果：element 2 fetched 将不会被打印。
为什么remove(e1)会导致无法获取e2？
来看看将.class文件反编译后得到的代码，实际上编译器将 foreach 转换成了用 Iterator 来处理：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("e1");
list.add("e2");
Iterator var2 = list.iterator();

while(var2.hasNext()) {
    String str = (String)var2.next();
    if("e1".equals(str)) {
        list.remove("e1");
    }

    if("e2".equals(str)) {
        System.out.println("element 2 fetched");
    }
}

当 list.remove(“e1”)后，在 while(var2.hasNext()) 时，返回结果将为 false，因此当循环一次后Iterator将认为list已经遍历结束。

要弄清原因，需要看看ArrayList对于Iterator接口的实现，了解hasNext()、next()方法的实现。

1、先看看ArrayList中实现Iterator的内部类It：

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
    ...
}  

cursor表示下一个返回元素的下标，可以理解成 游标；lastRet表示上一次返回的元素下标；另ArrayList有个size属性，表示ArrayList中的元素个数。
2、再看hasNext()方法：

public boolean hasNext() {
    return cursor != size;
}

hasNext() 的判断条件是cursor != size. 只要没遍历到最后一个元素，就返回true。
3、下面是 next() 部分代码：
public E next() {
…
int i = cursor; // cursor为当前需要返回元素的下标
…
cursor = i + 1; // cursor向后移动一个位置，指向下一个要返回的元素
return (E) elementData[lastRet = i]; // 对lastRet赋值，然后返回当前元素
}
现在，看一下下面代码的运行情况：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("e1");
list.add("e2");
Iterator var2 = list.iterator();
while(var2.hasNext()) {
    String str = (String)var2.next();
    if("e1".equals(str)) {
        list.remove("e1");
    }
}

第一次 调用var2.hasNext()，此时满足条件 cursor(0) != size(2)，然后执行 var2.next()，此时 cursor=1
执行 list.remove(“e1”)，此时，list的size将从2变为1
当执行完第一次循环，进入第二次hasNext()判断时，cursor=1而且size=1，导致Iterator认为已经遍历结束，因此e2将被漏掉。
list本有2个元素，Iterator第一次获取元素时，程序删掉了当前元素，导致list的size变为1。Iterator第二次获取元素时，发现list一共只有一个元素，被认为已经遍历完成！
所以，hasNext() 是根据已fetch元素和被遍历对象的size动态判断的，一旦遍历过程中被遍历对象的size变化，就会出现以上问题。

用普通for循环进行处理：

原因：局部变量length为list遍历前的size，length=2；remove(“e1”)后，list的size变为1；因此，第二次进入循环执行list.get(1)时将出现上述异常

正确的姿势:
将remove操作交给Iterator来处理，使用Iterator接口提供的remove操作。

List list = new ArrayList<>();
list.add("e1");
list.add("e2");

for (Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
    String str = iterator.next();
    if ("e1".equals(str)) {
        iterator.remove();
    }

    if ("e2".equals(str)) {
        System.out.println("element 2 fetched");
    }
}

运行结果：element 2 fetched 被正常打印出来。

那Iterator的remove()又是怎么做的？下面是ArrayList中迭代器的remove方法。

public void remove() {
    if (lastRet < 0)
        throw new IllegalStateException();
    checkForComodification();

    try {
        ArrayList.this.remove(lastRet); // 调用ArrayList的remove移除元素,且size减1
        cursor = lastRet; // 将游标回退一位
        lastRet = -1; // 重置lastRet
        expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

因为Iterator.remove()在执行集合本身的remove后，同时对游标进行了 “校准”。

关于ConcurrentModificationException
在Java集合框架中，很多对象都不是线程安全的，例如：HashMap、ArrayList等。当Iterator在遍历集合时，如果其他线程操作了集合中的元素，将抛出该异常：

private static List list = new ArrayList<>();
private static boolean isListUpdated = false;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    list.add("e1");
    list.add("e2");

    new Thread(() -> {
        list.add("e3");
        isListUpdated = true;
    }).start();

    for (Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
        while (!isListUpdated) {
            Thread.sleep(1000);
        }
        iterator.next();
    }
}

ArrayList中对于Iterator的实现类为Itr如下：

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;
}    

其中有个重要的属性 expectedModCount，表示本次期望修改的次数，初始值为modCount，
modCount 是 AbstractList 的属性，如下：

protected transient int modCount = 0;

注意，它由transient修饰，保证了线程之间修改的可见性。对集合中对象的增加、删除操作都会对modCount加1。
在next()、remove()操作中都会进行 checkForComodification() ，用于检查迭代期间其他线程是否修改了被迭代对象。下面是checkForComodification方法：

final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
}

这是一种 Fail-Fast(快速失败) 策略，只要被迭代对象发生变更，将满足 modCount != expectedModCount> 条件，从而抛出ConcurrentModificationException。