Kotlin中避免ConcurrentModificationException

在本教程中，我们将解决Kotlin中的一个常见问题：ConcurrentModificationException。这通常发生在我们尝试在迭代集合的同时修改它，这是并发编程中的一个常见陷阱。

这种异常可能会令人沮丧，特别是当我们不确定是什么导致了它或如何修复它时。让我们探讨这种异常的根本原因，以及最重要的是，一些避免在代码中出现它的策略。

_ConcurrentModificationException_通常在尝试在迭代过程中修改集合时抛出：

val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4, 5)

assertThrows`<ConcurrentModificationException>` {
    for (item in numbers) {
        if (item == 3) {
            numbers.remove(item)
        }
    }
}

在这里，我们尝试在遍历列表的同时从中移除一个项目。这种同时进行的操作激活了Kotlin的安全机制，以防止数据不一致和竞态条件，导致_ConcurrentModificationException_。

简单来说，当在Kotlin中迭代集合时修改它，就会抛出_ConcurrentModificationException_。尽管多线程可能会增加这种异常的可能性，但它也可以在单个线程中发生。

在并发编程中，“并发”意味着两个或更多的进程同时发生，但它们不一定来自不同的线程。正如我们在上面的示例中看到的，如果我们尝试在单个线程中迭代集合的同时修改它，我们可能会遇到这种异常。

现在我们已经理解了_ConcurrentModificationException_的原因，让我们探索一些避免在代码中出现它的策略。

使用_Iterator_

避免_ConcurrentModificationException_的一个策略是在迭代时使用_Iterator_提供的函数。_Iterator_允许我们在迭代过程中通过_remove()_函数安全地移除元素：

val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4, 5)
val iterator = numbers.iterator()
while (iterator.hasNext()) {
    val number = iterator.next()
    if (number == 3) {
        iterator.remove()
    }
}

在上面的代码中，我们使用_Iterator_的_remove()_函数而不是_List_的_remove()函数。这样，我们可以防止_ConcurrentModificationException。

使用_removeAll()_

我们还可以使用Kotlin标准库中的_removeAll()函数来避免_ConcurrentModificationException。

类似于Java的_removeIf()_函数，_removeAll()_函数使用函数式编程概念，使用给定的谓词过滤底层集合：

val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4, 5)
numbers.removeAll { number -> number == 3 }

在上面的示例中，_removeAll()_函数在内部迭代集合，并移除满足给定条件的每个元素。这通常比手动迭代和修改集合更安全、更简洁，如果处理不当，可能会导致_ConcurrentModificationException_。

修改副本

我们还可以采取另一种方法，即修改原始集合的副本。在这里，我们复制集合，在副本上执行任何修改，然后替换原始集合：

var numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4, 5)
val copyNumbers = numbers.toMutableList()
for (number in numbers) {
    if (number == 3) {
        copyNumbers.remove(number)
    }
}
numbers = copyNumbers

正如我们在示例中看到的，我们通过不在原始列表上进行更改成功避免了异常。然而，这种方法可能相对资源密集。在内存占用很重要的情况下，我们应该优先选择本文中强调的其他解决方案。

使用_CopyOnWriteArrayList_

最后，我们可以使用_CopyOnWriteArrayList_来避免_ConcurrentModificationException_。_CopyOnWriteArrayList_是_ArrayList_的线程安全变体。它在执行修改操作（如_add()_、_set()或_remove()）时会在内部创建底层列表的副本。由于这种机制，它可以在被迭代时安全地处理修改：

val list = CopyOnWriteArrayList(listOf(1, 2, 3, 4, 5))

for (item in list) {
    if (item == 3) {
        list.remove(item)
    }
}

在这个示例中，尽管我们在迭代列表的同时修改了它，但没有发生_ConcurrentModificationException_。然而，我们必须记住，_CopyOnWriteArrayList_会带来内存成本，因为它在每次变异时都会创建底层数组的新副本。因此，我们应该在主要提供读取操作且写操作较少的集合中使用它。

结论

在本文中，我们学习了如何通过各种策略有效地管理Kotlin中的_ConcurrentModificationExceptions_。使用_Iterator_进行迭代期间的安全移除、使用_removeAll()_进行清晰的函数式风格修改、在集合副本上进行修改，或选择_CopyOnWriteArrayList_是我们可用的一些解决方案。每种方法都在安全性和性能考虑之间取得了平衡，使我们能够有效地解决Kotlin中的并发问题。

如常，代码示例可以在GitHub上找到。