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在 Java 中，快速失败（Fail-Fast）和安全失败（Fail-Safe）是集合类（Collection）在迭代过程中处理并发修改的两种不同策略，二者的核心区别在于 对并发修改的感知机制与容错性。
一、 快速失败（Fail-Fast）
-
核心特性：
一旦检测到集合在迭代过程中被修改（除通过迭代器自身的方法），立即抛出ConcurrentModificationException，终止程序。 -
实现原理：
- 迭代器内部维护一个
modCount计数器，记录集合的修改次数。 - 每次迭代时检查
modCount是否与初始值一致，若不一致，说明集合被修改，触发异常。
- 迭代器内部维护一个
-
适用场景：
单线程环境，或明确确保不会在迭代时修改集合的场景。 -
示例集合：
ArrayList、HashMap、HashSet（非线程安全集合的默认行为）。 -
代码演示：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {String s = it.next();list.remove(s); // 直接操作原集合：抛出 ConcurrentModificationException
}
二、安全失败（Fail-Safe）
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核心特性：
允许在迭代过程中修改集合（如添加、删除元素），不会抛出异常。迭代器基于集合的副本或快照进行遍历，与原集合解耦。 -
实现原理：
- 迭代器操作的是集合的副本（如
CopyOnWriteArrayList的写时复制技术）。 - 或通过并发控制（如
ConcurrentHashMap的分段锁机制）保证线程安全。
- 迭代器操作的是集合的副本（如
-
适用场景：
多线程环境，或需要在迭代过程中修改集合的场景。 -
示例集合：
CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue。 -
代码演示：
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {String s = it.next();list.add("D"); // 直接操作原集合：不会抛出异常
}
System.out.println(list); // 输出 [A, B, C, D, D, D]
三、关键区别总结
| 特性 | 快速失败（Fail-Fast） | 安全失败（Fail-Safe） |
|---|---|---|
| 并发修改检测 | 立即抛出异常，强制终止程序 | 允许修改，不触发异常 |
| 迭代器数据源 | 直接操作原集合 | 基于集合的副本或快照 |
| 性能开销 | 低（仅计数器检查） | 高（需维护副本或同步控制） |
| 数据一致性 | 强一致性（反映最新状态） | 弱一致性（可能遍历旧数据） |
| 典型集合 | ArrayList, HashMap | CopyOnWriteArrayList, ConcurrentHashMap |
四、选择建议
- 若需 强一致性 且确定无并发修改 → Fail-Fast。
- 若需 高并发支持 或允许弱一致性 → Fail-Safe。
例如：
- 单线程场景优先使用
ArrayList（Fail-Fast）； - 多线程高并发场景选择
ConcurrentHashMap（Fail-Safe）。
五、Fail-Safe的使用场景
Fail-Safe（安全失败）机制在多线程或动态修改集合的场景中尤为重要，以下是典型使用场景及示例：
（1）多线程并发操作
当多个线程同时读写集合时，Fail-Safe集合（如 ConcurrentHashMap）可避免因并发修改导致的异常。
示例：
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("A", 1);
map.put("B", 2);// 线程1：迭代
new Thread(() -> {Iterator<String> it = map.keySet().iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next()); // 安全遍历}
}).start();// 线程2：修改
new Thread(() -> {map.put("C", 3); // 不会触发异常
}).start();
（2）动态数据更新
在需要实时更新数据的场景（如实时监控系统），CopyOnWriteArrayList 允许遍历时修改数据。
示例：
CopyOnWriteArrayList<String> logList = new CopyOnWriteArrayList<>();
logList.add("Log1");// 遍历时追加日志
for (String log : logList) {System.out.println(log);logList.add("NewLog"); // 安全操作
}
（3）高吞吐量系统
如消息队列消费者处理数据时，Fail-Safe集合可避免因频繁修改导致的迭代中断。