Java 并发 Bug - ConcurrentModificationException 排查与修复

> 分类：Bug 排查 | 语言：Java | 严重程度：🟡 中

![Bug复现流程图](https://mrdoc.wangziheng.vip/media/202605/2026-05-17_011049_3068970.23027233834937388.png)

## Bug 现象

在多线程或单线程遍历 `ArrayList` 时，调用 `list.remove()` 后抛出：

```
java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
    at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
```

**典型场景**：遍历集合时删除元素 — 无论是 for-each 循环还是 `forEach` Lambda，都可能触发。

## 复现步骤

1. 创建一个 `ArrayList<String>` 并添加若干元素
2. 使用 for-each 循环遍历
3. 在循环体内调用 `list.remove(item)`
4. 当删除元素后迭代器继续调用 `next()`，抛出 `ConcurrentModificationException`

```java
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "remove", "b", "c"));
for (String item : list) {
    if ("remove".equals(item)) {
        list.remove(item); // 💥 Boom!
    }
}
```

![错误堆栈可视化](https://mrdoc.wangziheng.vip/media/202605/2026-05-17_011049_9403390.8951788520631476.png)

## 根因分析

`ArrayList` 的迭代器是 **fail-fast** 设计：

- 内部维护 `modCount`（集合结构修改次数）和 `expectedModCount`（迭代器创建时的快照）
- 每次 `next()` 调用前，`checkForComodification()` 比较两者
- `list.remove()` 修改了 `modCount`，但迭代器的 `expectedModCount` 未更新
- 两者不一致 → 抛出异常

**多线程场景更危险**：线程 A 遍历，线程 B 同时修改，A 的迭代器完全无感知 B 的修改。

## 修复方案

![修复前后对比](https://mrdoc.wangziheng.vip/media/202605/2026-05-17_011050_4196460.863825391338907.png)

### 方案 1：使用 Iterator.remove()

```java
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if ("remove".equals(it.next())) {
        it.remove(); // ✅ 安全：迭代器感知到修改
    }
}
```

### 方案 2：使用 CopyOnWriteArrayList

```java
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(Arrays.asList("a", "remove", "b"));
for (String item : list) {
    if ("remove".equals(item)) {
        list.remove(item); // ✅ 安全：遍历的是快照
    }
}
```

### 方案 3：JDK 8+ Collection.removeIf()

```java
list.removeIf("remove"::equals); // ✅ 内部使用迭代器
```

### 方案 4：倒序遍历 + remove（仅单线程）

```java
for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
    if ("remove".equals(list.get(i))) {
        list.remove(i); // ✅ 倒序不影响后续索引
    }
}
```

## 预防措施

| 策略 | 适用场景 | 备注 |
|------|----------|------|
| `Iterator.remove()` | 单线程遍历删除 | 最通用，所有 Collection 支持 |
| `removeIf()` | 单线程条件删除 | JDK 8+，代码最简洁 |
| `CopyOnWriteArrayList` | 多线程读多写少 | 写操作开销大（复制整个数组） |
| `ConcurrentHashMap` | 多线程 Key-Value | 遍历弱一致性，不抛 CME |
| 倒序索引遍历 | 单线程 List | 仅适用于按索引访问的 List |

**核心原则**：**永远不要在 for-each / forEach 中直接调用集合的 `remove()` / `add()` 方法**。

## 扩展阅读

- [ArrayList 源码 - Itr 内部类](https://github.com/openjdk/jdk/blob/master/src/java.base/share/classes/java/util/ArrayList.java)
- [Java Fail-Fast vs Fail-Safe 迭代器](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/ConcurrentModificationException.html)
- [CopyOnWriteArrayList 原理与适用场景](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/CopyOnWriteArrayList.html)