初识fail-fast：

fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制，当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件，它只是一种错误检测机制，只能被用来检测错误，因为JDK并不保证fail-fast机制一定会发生

fail-fast的作用:

当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中，若该集合的内容被其他线程所改变了，那么线程A访问集合时，就会抛出
ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件

举例:

准备实体类student：

public class Student {
    String name;
    public Student(String name){
        this.name=name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

准备测试类：

import java.util.ArrayList;
public class MyArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Student> arrayList=new ArrayList<>();
        arrayList.add(new Student("A"));
        arrayList.add(new Student("B"));
        arrayList.add(new Student("C"));
        arrayList.add(new Student("D"));
        for(Student student:arrayList){
            System.out.println(student);
        }
        System.out.println(arrayList);
    }
}

第一步：设置断点

第二步：对测试类进行debug操作

第三步：查看当前输出结果

第三步：修改当前程序

第四步：使程序继续运行

fail-fast实现原理：

迭代器在遍历过程中是直接访问内部数据的，因此，内部的数据在遍历的过程中无法被修改，为了保证不被修改，迭代器内部维护了一个标记 “modCount ” ，当集合结构改变（添加删除或者修改），标记"modCount "会被修改，而迭代器每次的hasNext()和next()方法都会检查该"modCount "是否被改变，当检测到被修改时，抛出Concurrent Modification Exception

我们知道for循环的本质也是迭代，由此设置断点：

查看Iterator的源码,如下所示:

//modCount用来记录list修改的次数，每修改一次(添加/删除等操作),将modCount+1
protected transient int modCount = 0;


//返回list对应迭代器，实际上，是返回iterator对象
 public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }


//Itr作为实现类实现Iterator接口
private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       
        int lastRet = -1; 
        //在迭代器初始化过程中会将modCount赋给迭代器的expectedModCount.目的是了在迭代过程中，通过next()方法会判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了list，则会抛出ConcurrentModificationException异常，调动fail-fast机制
        int expectedModCount = modCount;

        
        Itr() {}

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

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
        .....
          final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

通过上面额源码我们学习到，若 “modCount 不等于 expectedModCount”，则抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件，那么什么时候modCount 不等于 expectedModCount？

测试方法如下：

第一步：添加断点—>debug测试类

第二步：运行程序

第三步：debugger处理：

添加成功后该值变为5：

第四步：在调用checkForComodification方法时，添加断点

继续运行程序：

我们再去查看modCount和expectedModCount的大小关系如下：

fail-safe:

发现遍历的同时其他人来修改，应当有应对策略，例如：牺牲一致性来让整个遍历运行完成

fail-safe的作用：

采用fail-safe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，在拷贝的集合上进行遍历

举例：

实体类不变还是上述fail-fast中的Student类

测试类代码如下：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class MyArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<Student> copyOnWriteArrayList=new CopyOnWriteArrayList<>();
        copyOnWriteArrayList.add(new Student("A"));
        copyOnWriteArrayList.add(new Student("B"));
        copyOnWriteArrayList.add(new Student("C"));
        copyOnWriteArrayList.add(new Student("D"));
        for(Student student:copyOnWriteArrayList){
            System.out.println(student);
        }
        System.out.println(copyOnWriteArrayList);
    }
}

重复和上述fail-fast相同的步骤！

添加条件断点：

debug测试类：

继续运行程序：查看输出结果

虽然这种方法并没有报错，且添加的元素都能够被运行，但是我们会发现在遍历的过程中，并没有输出元素E，而在最后打印列表元素时，才有元素E的输出，其实这种情况就称为通过牺牲一致性来保证整个列表的遍历

fail-safe实现原理：

fail-safe任何对集合结构的修改都会在一个复制的集合上进行修改，因此不会抛出ConcurrentModificationException

步骤与fail-fast相同，这里我们只说不同的地方！

查看COWIterator源码：

当我们添加元素之后查看array数组中的元素，发现目前存在5个元素：

但是迭代器中的元素依然为4个：

这说明遍历时的数组和迭代的数组不是同一个！

查看add源码，如下所示：

点击setArray源码，如下所示：

最终会将元素添加完成后的数组输出，因此遍历出的数组包含新添加的元素

fai-fast与fail-safe小结:

ArrayList是fail-fast的典型代表，遍历的同时不能修改，否则会抛出异常

CopyOnWriteArrayList是fail-safe的典型代表，遍历的同时可以修改，原理是读写分离

fail-safe机制的缺点：

需要复制集合，产生大量的无效对象，开销大

无法保证读取的数据是目前原始数据结构中的数据