Java 8 流 API：修改列表时出现异常答案

【问题标题】：Java 8 stream API: Exceptions when modifying ListsJava 8 流 API：修改列表时出现异常
【发布时间】：2015-08-15 21:48:56
【问题描述】：

让我们取一个ArrayList 并用一些简单的东西填充它：

List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    list.add(""+i);
}

我将尝试使用不同的流 API 方式删除一个名为 5 的成员。为此，我定义了方法，当使用带有迭代器的传统迭代时，它会给我一个ConcurentModificationException。

void removeMember(String clientListener) {
    list.remove(clientListener);
}

这段代码给了我这个例外，我理解：

list.parallelStream()
    .filter(string -> string.equalsIgnoreCase("5"))
    .forEach(string -> removeMember(string));

但是，仅尝试 stream() 而不是 parallelStream() 会产生空指针异常 (NPE)，这对我来说很奇怪：

list.stream()
    .filter(string -> string.equalsIgnoreCase("5"))
    .forEach(string -> removeMember(string));

现在将List 类型更改为LinkedList<>。最后一个带有stream() 的代码给了我一个ConcurentModificationException，而parallelStream() 突然起作用了！

所以，问题。

内部parallelStream() 厨房（分离器和其他魔法）是否足够聪明，可以对LinkedList 使用这种元素删除？它会一直有效吗？
为什么是 ArrayList 的 NPE？为什么是 NPE，而不是 ConcurentModificationException 我的意思是。

【问题讨论】：

顺便说一下，你可以用Integer.toString(i)代替""+i
如果您因此可以显着提高速度，我不会感到惊讶。
如果您想从列表中删除与谓词匹配的元素，请使用List.removeIf。

标签： java java-8 java-stream

【解决方案1】：

您的代码的行为本质上是未定义的（因此您会得到各种答案）。 stream documentation（不干涉部分）声明：

除非流源是并发的，否则在流管道执行期间修改流的数据源可能会导致异常、错误答案或不一致的行为。

并且ArrayList 和LinkedList 不是并发的。

您可以使用并发源，但最好不要修改流的源，例如使用Collection#removeIf：

list.removeIf(string -> string.equalsIgnoreCase("5"));

【讨论】：

【解决方案2】：

向管道添加一些调试打印显示 NullPointerException 的来源：

list.stream().peek(string -> System.out.println("peek1 " + string)).filter(string -> string.equalsIgnoreCase("5")).peek(string -> System.out.println("peek2 " + string)).forEach(string -> removeMember(string));

这个输出：

peek1 0
peek1 1
peek1 2
peek1 3
peek1 4
peek1 5
peek2 5
peek1 7
peek1 8
peek1 9
peek1 null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at HelloWorld.lambda$main$1(HelloWorld.java:22)
    at HelloWorld$$Lambda$2/303563356.test(Unknown Source)
    at java.util.stream.ReferencePipeline$2$1.accept(ReferencePipeline.java:174)
    at java.util.stream.ReferencePipeline$11$1.accept(ReferencePipeline.java:373)
    at java.util.ArrayList$ArrayListSpliterator.forEachRemaining(ArrayList.java:1374)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:512)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:502)
    at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp.evaluateSequential(ForEachOps.java:151)
    at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp$OfRef.evaluateSequential(ForEachOps.java:174)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
    at java.util.stream.ReferencePipeline.forEach(ReferencePipeline.java:418)
    at HelloWorld.main(HelloWorld.java:22)

当从 List 中删除“5”时，从“6”到“9”的所有元素都向左移动了一个位置（即它们的索引减 1）。 Stream管道没有检测到它，所以它跳过了“6”，当它处理最后一个位置（最初包含“9”）时，它遇到了null，导致NullPointerException在评估string.equalsIgnoreCase("5")时.

这与您在传统的 for 循环中得到的类似：

int size = list.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
    String string = list.get(i);
    if (string.equalsIgnoreCase("5"))
        removeMember(string);
}

只有在这里你会得到IndexOutOfBoundsException 而不是NullPointerException，因为list.get(i) 在i==9 时会失败。我猜 Stream 管道直接在 ArrayList 的内部数组上工作，所以它没有检测到 List 的大小发生了变化。

编辑：

根据 Holger 的评论，我更改了代码以消除 NullPointerException（通过将过滤器更改为 filter(string -> "5".equalsIgnoreCase(string))）。这确实产生了ConcurrentModificationException：

peek1 0
peek1 1
peek1 2
peek1 3
peek1 4
peek1 5
peek2 5
peek1 7
peek1 8
peek1 9
peek1 null
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.ArrayList$ArrayListSpliterator.forEachRemaining(ArrayList.java:1380)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:512)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:502)
    at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp.evaluateSequential(ForEachOps.java:151)
    at java.util.stream.ForEachOps$ForEachOp$OfRef.evaluateSequential(ForEachOps.java:174)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
    at java.util.stream.ReferencePipeline.forEach(ReferencePipeline.java:418)
    at HelloWorld.main(HelloWorld.java:22)

【讨论】：

值得注意的是，这是特定于实现的，并且可能在不同版本的 JDK 中表现不同。
数组访问并不比Iterator 更“直接”。不同之处在于forEach 操作有一个专门的实现，它使用大小的本地副本，并且不会在每次迭代时检查modCount，而只会在循环后检查一次。 NullPointerException 不是终止了循环吗，ConcurrentModificationException 在循环之后被抛出。拥有大小的本地副本是拆分支持的结果，因为每个块都有自己的索引和大小。

【解决方案3】：

如果您想使用流，而不是修改原始集合（请参阅immutability with its inherent thread-safety），您应该只检索一个没有该元素的新列表：

list.stream().filter(string -> !string.equalsIgnoreCase("5"))
                    .collect(Collectors.toList());

关于您关于parallelStream 的其他问题以及该方法是否始终有效？

不，绝对不会。您使用的Lists 不是为支持并发访问而构建的，有时它看起来可以工作，有时它会像您看到的那样失败或给您“意外”的结果。如果您知道一个数据结构将被多个线程访问，那么总是相应地编写代码。

【讨论】：

【解决方案4】：

在使用 Java8 Lambda 时，最好不要将堆栈跟踪返回到其表面值。应阅读该错误以了解 NPE 是由 forEach lambda 中的某些代码行引起的。所以，您需要评估每一行，看看是什么原因造成的。

【讨论】：