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Kotlin集合操作陷阱与突围：如何优雅地边遍历边修改MutableList

news 来源：原创 2025/4/30 12:55:36

在Kotlin开发中，MutableList是我们常用的集合类型之一。但当我们需要在遍历列表的同时修改它（添加或删除元素）时，很多开发者会遇到ConcurrentModificationException异常。本文将详细介绍如何安全高效地实现这一需求。

一、问题场景再现

1. 典型异常案例

fun main() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")// 尝试在遍历时删除元素 - 会抛出ConcurrentModificationExceptionfor (fruit in list) {if (fruit == "香蕉") {list.remove(fruit) // 这里会抛出异常}}// 尝试在遍历时添加元素 - 同样会抛出异常for (fruit in list) {if (fruit == "橙子") {list.add("西瓜") // 这里会抛出异常}}
}

二、解决方案大全

1. 删除元素的正确方式

方法1：使用iterator.remove()

fun safeRemoveWithIterator() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")val iterator = list.iterator()while (iterator.hasNext()) {val fruit = iterator.next()if (fruit == "香蕉") {iterator.remove() // 安全删除当前元素}}println(list) // 输出: [苹果, 橙子]
}

方法2：使用removeAll函数

fun safeRemoveWithRemoveAll() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")// 移除所有等于"香蕉"的元素list.removeAll { it == "香蕉" }println(list) // 输出: [苹果, 橙子]
}

方法3：反向遍历删除

fun safeRemoveWithReverseTraversal() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")for (i in list.indices.reversed()) {if (list[i] == "香蕉") {list.removeAt(i) // 根据索引安全删除}}println(list) // 输出: [苹果, 橙子]
}

2. 添加元素的正确方式

方法1：使用listIterator.add()

fun safeAddWithListIterator() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")val iterator = list.listIterator()while (iterator.hasNext()) {val fruit = iterator.next()if (fruit == "香蕉") {iterator.add("西瓜") // 在当前元素后添加}}println(list) // 输出: [苹果, 香蕉, 西瓜, 橙子]
}

方法2：先收集再添加

fun safeAddWithCollectFirst() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")val elementsToAdd = mutableListOf<String>()for (fruit in list) {if (fruit == "香蕉") {elementsToAdd.add("西瓜")elementsToAdd.add("葡萄")}}list.addAll(elementsToAdd)println(list) // 输出: [苹果, 香蕉, 橙子, 西瓜, 葡萄]
}

方法3：使用索引遍历添加

fun safeAddWithIndex() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")var i = 0while (i < list.size) {val fruit = list[i]if (fruit == "香蕉") {list.add(i + 1, "西瓜") // 在香蕉后面添加西瓜i++ // 跳过新增的元素}i++}println(list) // 输出: [苹果, 香蕉, 西瓜, 橙子]
}

三、多线程环境下的安全操作

1. 使用CopyOnWriteArrayList

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayListfun threadSafeWithCopyOnWrite() {val list = CopyOnWriteArrayList<String>().apply {addAll(listOf("苹果", "香蕉", "橙子"))}// 线程1：遍历列表Thread {for (fruit in list) {println("线程1读取: $fruit")Thread.sleep(100)}}.start()// 线程2：修改列表Thread {Thread.sleep(50)list.add("西瓜")list.remove("香蕉")}.start()Thread.sleep(300)println("最终结果: $list")
}

2. 使用同步块

fun threadSafeWithSynchronized() {val list = mutableListOf("苹果", "香蕉", "橙子")val lock = Any()// 线程1Thread {synchronized(lock) {for (fruit in list) {println("线程1读取: $fruit")Thread.sleep(100)}}}.start()// 线程2Thread {synchronized(lock) {Thread.sleep(50)list.add("西瓜")list.remove("香蕉")}}.start()Thread.sleep(300)println("最终结果: $list")
}

四、性能比较与最佳实践

1. 各种方法性能对比

方法	时间复杂度	适用场景
iterator.remove()	O(n)	简单删除少量元素
removeAll	O(n)	条件删除多个元素
反向遍历	O(n)	需要索引操作的删除
listIterator.add()	O(n)	在特定位置插入元素
先收集再添加	O(n+m)	需要添加多个元素
CopyOnWriteArrayList	O(n)读, O(n)写	读多写少的并发场景

2. 最佳实践建议

单线程环境：
- 优先使用标准库函数如removeAll、filter等
- 复杂操作使用iterator或先收集再修改的模式
多线程环境：
- 读多写少用CopyOnWriteArrayList
- 写操作频繁用同步块或Concurrent集合
性能优化：
- 大数据集避免在循环中频繁修改
- 考虑使用sequence进行惰性处理
代码可读性：
- 简单的条件删除优先使用removeIf或filter
- 复杂操作添加充分注释

五、完整示例：商品库存管理系统

class ProductInventory {private val inventory = mutableListOf("手机", "平板", "笔记本", "耳机")// 安全移除缺货商品fun removeOutOfStock(products: List<String>) {val iterator = inventory.iterator()while (iterator.hasNext()) {if (iterator.next() in products) {iterator.remove()}}}// 安全添加新商品（避免重复）fun addNewProducts(products: List<String>) {val existingProducts = inventory.toSet()val productsToAdd = products.filterNot { it in existingProducts }inventory.addAll(productsToAdd)}// 批量更新商品（先收集再操作）fun updateProducts(updates: Map<String, String>) {val toRemove = mutableListOf<String>()val toAdd = mutableListOf<String>()for ((oldName, newName) in updates) {if (inventory.contains(oldName)) {toRemove.add(oldName)if (!inventory.contains(newName)) {toAdd.add(newName)}}}inventory.removeAll(toRemove)inventory.addAll(toAdd)}fun displayInventory() {println("当前库存商品: ${inventory.joinToString()}")}
}fun main() {val inventory = ProductInventory()println("初始库存:")inventory.displayInventory()// 移除缺货商品inventory.removeOutOfStock(listOf("平板", "鼠标"))println("\n移除缺货商品后:")inventory.displayInventory()// 添加新商品inventory.addNewProducts(listOf("智能手表", "笔记本", "充电器"))println("\n添加新商品后:")inventory.displayInventory()// 更新商品名称inventory.updateProducts(mapOf("手机" to "智能手机", "耳机" to "无线耳机"))println("\n更新商品后:")inventory.displayInventory()
}