为什么List、Set集合无法在遍历的时候修改内部元素

发布于:2025-03-16 ⋅ 阅读:(12) ⋅ 点赞:(0)

以常用集合ArrayList为例,ArrayList 在遍历过程中无法直接修改内部元素的结构(例如通过 remove()add() 方法修改元素),是因为 遍历的过程中修改结构 可能会导致 不一致的行为并发修改异常逻辑错误
注意:和 ArrayList一样,Set 集合也不允许在遍历时直接修改其结构(如添加或删除元素),否则会抛出 ConcurrentModificationException 异常。为了安全地修改结构,可以使用 Iteratorremove() 方法或者使用removeIf方法。在需要修改集合结构时,最好先完成遍历操作,避免在遍历过程中进行结构修改,确保程序的稳定性和一致性。

1. ConcurrentModificationException(并发修改异常)

ArrayList 在内部维护了一个修改计数器(modCount),每次修改 ArrayList(如删除或添加元素)时,该计数器会增加。在遍历 ArrayList 时,Iterator 会检查该计数器。如果在遍历过程中,集合的结构发生了变化(例如删除或添加元素),Iterator 会发现计数器的值发生变化,因此抛出 ConcurrentModificationException 异常。

这个机制的目的是为了防止多线程环境下发生集合的并发修改,从而导致无法预料的行为。在单线程情况下,虽然没有并发问题,但仍然需要保持结构一致性。

2. 修改结构导致遍历不一致

在遍历过程中修改 ArrayList 结构(比如添加、删除元素)可能会导致遍历过程中的不一致性。例如:

  • 删除元素: 如果在遍历过程中删除元素,剩下的元素会向前移动,导致后续的元素错位。可能会导致漏掉一些元素。
  • 添加元素: 如果在遍历过程中添加新元素,新的元素会加入到集合的末尾,或者加入到指定位置,这会影响元素顺序,导致遍历时无法保证按预期的顺序访问。

这种行为非常不稳定,并且容易导致程序错误,因此 Java 中的 ArrayList 和其他集合类通常会避免在遍历过程中修改结构。

3. 线程安全性问题

如果 ArrayList 在多个线程中共享使用,且在遍历时对其进行了结构性修改(如添加或删除元素),这可能会导致多个线程间的竞争条件和数据不一致。为了避免此类问题,Java 设计上默认会禁止这种行为,尤其是在多线程环境中。

4. 遍历顺序和数据一致性

遍历 ArrayList 时假定集合的结构是固定的。如果在遍历过程中修改了元素(比如删除或添加元素),会破坏集合的状态,使得遍历结果变得不可预测。为了保证数据一致性,Java 设计者决定不允许在遍历时修改集合的结构。

解决方法

为了在遍历时修改 ArrayList,可以使用以下几种方式:

  • 使用 Iterator 提供的 remove() 方法来安全地删除元素,而不是直接通过 ArrayListremove() 方法:

    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        String element = iterator.next();
        if (element.equals("remove")) {
            iterator.remove();  // 安全地删除元素
        }
    }
    
  • 使用 ListIterator,它提供了更多操作,例如修改元素、删除元素等:

    ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();
    while (listIterator.hasNext()) {
        String element = listIterator.next();
        if (element.equals("remove")) {
            listIterator.remove();  // 删除
        } else if (element.equals("modify")) {
            listIterator.set("new value");  // 修改
        }
    }
    
  • 如果要在遍历过程中添加元素,可以使用 ArrayListadd() 方法,但需要注意添加的元素会被放在遍历结束后,因此可能不在当前遍历中被访问。

  • 在移除元素的时候,使用Java 8以后的特性,代码为例

    list.removeIf(item->{
              int size = new LambdaQueryChainWrapper<>(doctorInformationMapper)
                      .eq(DoctorInformation::getKsdm, item.getDepid())
                      .count();
              return size == 0;
          });