深入剖析foreach底层原理以及并发修改异常

前言
并发修改异常是指：ConcurrentModificationException。
foreach循环其实是一种加强的for循环，相较于for循环更加简洁，可以用来遍历数组或者集合，它的底层原理其实是实现了迭代器的功能，所以本质上来说foreach可以遍历任何实现了Iterable接口的对象。
一、foreach底层实现原理
foreach本质上不过是编译器提供的“语法糖”包装。编译器在遇到for(Type item : arrayOrList) { }代码时，会进行代码的转译。
1、当使用foreach对数组进行遍历时，会进行如下转译：
源代码：

转译后代码：

可以发现转译后的代码其实就是我们平常使用for循环遍历数组的方式，即：

for(int i=0;i<array.length;i++) {
    Type item = array[i];
    System.out.println(item);
}
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2、如果是遍历集合类型，则要求被遍历的集合类型必须实现java.lang.Iterable接口，在iterator()方法中返回一个Iterator迭代器。
源代码：

转译后代码：

可以发现使用foreach遍历集合时，它会被转译为迭代器的方式去实现集合的遍历。即：

Iterator iterator = strings.iterator();
while(iterator.hasNext()){
	String string = (String)iterator.next();
	System.out.println(string);
}
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二、foreach使用限制
1、foreach在遍历集合的过程中不能修改集合中元素的值。不过，如果遍历的是数组，则不受此限制。
2、foreach在遍历过程中不能往集合中增加或删除元素，否则会抛出ConcurrentModificationException异常。即使在个别特殊情况下没有抛出这个异常，那也是因为巧合（下文会有说明）。
3、遍历过程中，集合或数组中同时只有一个元素可见，即只有“当前遍历到的元素”可见，而前一个或后一个元素是不可见的。
4、只能从前往后正向遍历，不能反向遍历。

错误使用实例
关于第2点，尝试在foreach遍历过程中，添加或删除元素：

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
final String toRemove = "2";
final String toAdd = "1000";
for (String item : list) {
    //item = "100"; //这句执行无效，仅仅改变迭代器中item的指向，并不会真正改变list中的元素
    if (toRemove.equals(item)) {
        list.remove(item); //仅当toRemove为"3"时，没有报异常。这是删除倒数第二个元素情况下的“巧合”。
        //list.add(toAdd); // 报ConcurrentModificationException
    }
}
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上述情况抛出并发修改异常的原因分析：
1、ArrayList内部有一个成员变量modCount，用来记录list内部元素改变的次数。
2、通过iter=list.iterator()返回一个新的迭代器对象的时候，iter内部会用expectedModCount成员变量记录下当时的modCount的值。在整个循环的遍历过程中，不管是iter.next()还是iter.remove()方法都会检查原ArrayList的modCount值是否与iter内部记录的expectedModCount值一致，一旦不一致就会抛ConcurrentModificationException。因此，异常是在增减集合元素后，下一轮循环的iter.next()方法中抛出的。
3、相关源代码

public boolean hasNext() {
    return cursor != size;
}
public E next() {
	// 此处抛出异常
    checkForComodification();
    // 省略其他代码...
}
final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
}

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4、当toRemove为"3"时，没有报异常，这是为什么呢？
因为，这种情况下，一旦remove之后，原ArrayList的size会减少1，下一轮通过iter.hasNext()（hasNext只是返回迭代器内部的迭代位置cursor是否已达到被迭代容器的size，本身不会抛异常）判断是否还有元素时，发现没有了，直接返回false，进而不会调用到iter.next()方法。当然也就不会有从这个方法中抛出的异常啦。

正确使用
那么问题来了，如果要在遍历集合的过程中需要删除或添加元素该怎么办？
1、普通for循环

for(int i=0;i<list.size();i++) {
    String item = list.get(i);
    if ("3".equals(item)) {
        list.remove(i);//为了效率，这里最好不要用list.remove(item)
    }
}
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2、Iterator迭代器方式遍历，通过迭代器的remove方法进行删除。

Iterator<String> iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()) {
    String item = iter.next();
    if ("4".equals(item)) {
        iter.remove();
    }
}
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总结
在 subList 场景中，高度注意对父集合元素的增加或删除，均会导致子列表的遍历、
增加、删除产生 ConcurrentModificationException 异常。——阿里巴巴Java开发规范（嵩山版）