集合遍历与线程安全：fail-fast、迭代器删除与快照

集合上的单次方法调用与“遍历、检查、修改”这类组合操作是不同的问题。面试不只要回答哪个类线程安全，还要知道安全保证覆盖多大的操作范围。

什么是 fail-fast？#

ArrayList、HashMap 等普通集合的迭代器通常记录创建时的结构修改计数，遍历过程中发现不符合预期的修改，就可能抛 ConcurrentModificationException。

它是尽力发现错误的机制，不是线程安全机制，也不保证发现所有并发修改。单线程遍历时直接修改集合，同样可能触发这个异常。

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List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
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Iterator<String> it = names.iterator();
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while (it.hasNext()) {
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    if ("B".equals(it.next())) {
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        it.remove();
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    }
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}

需要删除元素时，可以使用支持删除的 Iterator.remove，或使用集合支持的 removeIf。Iterator.remove 必须符合调用顺序，一般在 next 后调用一次；它并没有让整个遍历变成多线程安全操作。

增强 for 为什么不能随意 remove？#

对普通 Iterable 的增强 for 通常使用迭代器。循环里调用 list.remove(...) 会绕过迭代器自己的状态管理，后续迭代可能检测到修改；也可能因遍历提前结束而没有抛异常，所以“这次没报错”不能证明写法正确。

并非所有值变化都是结构修改，例如 ArrayList.set 通常不改变元素数量；但这也不意味着可随意并发调用 set。

三种常见安全方式#

方式	核心保证	使用边界
synchronizedList 等同步包装	对单次方法做同步保护	遍历和组合操作通常还要使用同一把锁
CopyOnWriteArrayList	写时复制，迭代读取快照	写入成本高，迭代不会反映后续修改，迭代器不支持 remove
ConcurrentHashMap	支持高并发访问，迭代弱一致	迭代不保证看到某个统一时刻的全局快照

“fail-safe”不是集合 API 对这些机制的统一正式分类，复习时直接说快照迭代、弱一致迭代更准确。

线程安全 Map 的组合操作一定安全吗？#

不一定。if (!map.containsKey(key)) map.put(key, value) 包含两个独立操作，另一个线程可以插入在它们之间。

使用 ConcurrentHashMap 时，可以通过 putIfAbsent、compute 等提供的原子操作表达对应逻辑。回调应简短，不放耗时远程调用或复杂的相互更新，避免竞争和阻塞。

Arrays.asList 与不可修改列表#

Arrays.asList 返回由原数组支持的固定大小列表，通常支持 set，但 add/remove 会抛 UnsupportedOperationException；修改数组与修改列表元素会相互影响。把基本类型数组传进去，例如 int[]，得到的通常是包含一个数组元素的列表，不是整数逐项组成的列表。

List.of（JDK 9+）返回不可修改列表，并拒绝 null 元素。Collections.unmodifiableList 返回不可修改视图，原列表通过其他引用修改后，视图可能跟着变化。不可修改列表也不保证其中每个对象不可变；需要可修改副本时，可以显式 new ArrayList<>(source)。

面试回答模板#

fail-fast 通过修改计数尽力发现不符合预期的结构修改，可能在单线程或多线程出现，但不提供线程安全保证。普通集合删除优先使用支持的迭代器方法或 removeIf。同步集合通常只保护单次调用，遍历和组合逻辑还要考虑整体同步。CopyOnWriteArrayList 读取快照，ConcurrentHashMap 迭代弱一致，不能把它们都理解为实时完整快照。

自测#

没有 ConcurrentModificationException 能证明并发修改安全吗？不能。
synchronizedList 的 for-each 是否自动在整个遍历期间加锁？不会。
ConcurrentHashMap 的 containsKey 加 put 是一个原子操作吗？不是，应根据意图使用原子 API。