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面试题:fail-safe 机制与 fail-fast 机制分别有什么作用?

2024-11-30 08:02

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考察点

      我们在日常的项目中经常会进行多线程的使用,fail-safe 和 fail-fast ,是多线程并发操作集合时的一种失败处理机制。那么面试的时候刚好用来考察面试者的多线程基础和能力!那么这个问题就是面试官想考察我们是不是平日里善于积累,仔细思考这方面的知识!

回答  

关于这个问题,我的回答如下:

Fail-fast :表示快速失败,在集合遍历过程中,一旦发现容器中的数据被修改了,会立刻抛出 ConcurrentModificationException 异常,从而导致遍历失败。下面是一个示例代码,演示了使用 fail-fast 机制的 HashMap 集合和 ArrayList 集合:

import java.util.*;


public class FailFastExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashMap with fail-fast mechanism
        Map map = new HashMap<>();
        map.put("A", 1);
        map.put("B", 2);
        map.put("C", 3);


        Iterator> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry entry = iterator.next();
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
            
            // Modifying the map during iteration
            map.put("D", 4);
        }
        // Output: Key: A, Value: 1
        // Output: Key: B, Value: 2
        // Exception: java.util.ConcurrentModificationException
        // at java.util.HashMap$HashIterator.(HashMap.java:1562)
        // ...
        // ArrayList with fail-fast mechanism
        List list = new ArrayList<>();
        list.add("A");
        list.add("B");
        list.add("C");


        Iterator iterator2 = list.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            String element = iterator2.next();
            System.out.println("Element: " + element);
            
            // Modifying the list during iteration
            list.add("D");
        }
        // Output: Element: A
        // Output: Element: B
        // Exception: java.util.ConcurrentModificationException
        // at java.util.ArrayList$Itr.(ArrayList.java:814)
        // ...
    }
}

        在上面的代码中,当我们使用 fail-fast 机制的 HashMap 和 ArrayList 进行迭代时,在迭代过程中修改了集合(添加元素),就会导致 ConcurrentModificationException 异常被抛出,从而导致遍历失败。这种机制确保了在多线程环境中迭代器的正确性。

Fail-safe 是一种在遍历集合时防止 ConcurrentModificationException 异常的机制。在 Fail-safe 机制中,当我们遍历一个集合时,实际上是在遍历该集合的一个副本来进行的。这个副本是我们在开始遍历时从原集合创建的。因此,如果在遍历过程中原集合发生了改变(例如添加或删除元素),这个改变不会反映到我们正在遍历的副本上。因此,我们不会因为集合在遍历过程中的改变而抛出ConcurrentModificationException 异常。比如这种情况, 定义了一个 CopyOnWriteArrayList,在对这个集合遍历过程中,对集合元素做修改后,不会抛出异常,但同时也不会打印出增加的元素。

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;


public class Main {


    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>(new Integer[]{1,2,3}); 
        // 遍历并修改元素
        for (Integer i : list) {
            System.out.println(i);
            list.add(4); // 在遍历过程中添加元素
        }
    }
}

        java.util.concurrent 包下的容器都是安全失败的,可以在多线程下并发使用,并发修改。常见的的使用 fail-safe 方式遍历的容器有 ConcerrentHashMap 和CopyOnWriteArrayList 等。

        这种机制的缺点是它需要额外的内存来存储集合的副本,这可能会导致内存使用量的增加。此外,如果集合的改变频繁且遍历操作也非常频繁,那么这种机制可能会导致性能问题。在这种情况下,可能需要考虑其他的并发控制策略,例如使用并发集合类型或者在修改集合时锁定集合以防止并发访问。

以上就是我对于这个问题的理解。

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来源:程序员的故事内容投诉

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