--- title: for循环中删除集合元素隐藏的陷阱 author: 查尔斯 date: 2021/12/08 20:00 categories: - Bug万象集 tags: - Java集合 --- # for循环中删除集合元素隐藏的陷阱 ## 前言 **C:** 今天在审查代码时,发现某位同事提交的代码中有一个比较基础性的错误。 这部分需求的主要目的是将集合中指定的元素删除掉,而这位同事采用的方法是用 for 循环来循环集合索引,然后通过索引从集合中取出每一个元素,判断是否是要删除的元素,如果是就直接删除掉。 **大概意思的代码,如下:** ```java {11,15} // 创建集合,并初始化数据 List list = new ArrayList<>(4); list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); // 删除元素值为 2 的元素 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (Objects.equals(list.get(i), 2)) { list.remove(i); } } System.out.println(list); // [1, 3, 4] ``` 笔者知道,肯定有同学会好奇,这结果是正确的啊,哪里有什么问题?的确,这个思路没问题,问题的关键是这位同事采用的循环方式存在问题。 别着急,接下来,笔者就带各位同学好好测试一下。 ## 测试代码 ### 基础for循环中删除 直接放代码吧,下方是使用基础的 for 循环(循环索引)来实现的集合元素删除,比之 前言 中的代码,无非是要删除的元素 2 有重复,变成了两个。 ```java {30,33} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(3); list.add(4); list.add(2); } /** 运行无异常,测试符合预期 */ @Test @DisplayName("基础for循环中删除元素测试") void testBasicForLoop() { for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (Objects.equals(list.get(i), 2)) { // IDEA警告:Suspicious 'List.remove()' in the loop list.remove(i); } } System.out.println(list); // [1, 3, 4] Assertions.assertEquals(list.size(), 3); } } ``` 测试结果也是正常的啊,莫非笔者失手了?别着急 ... 我们再来测试一下,这回我们稍微调整下重复元素的位置,将重复的元素移动到相邻位置。 ```java {30,33} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(2); list.add(3); list.add(4); } /** 运行无异常,测试不通过 */ @Test @DisplayName("基础for循环中删除元素测试") void testBasicForLoop() { for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (Objects.equals(list.get(i), 2)) { // IDEA警告:Suspicious 'List.remove()' in the loop list.remove(i); } } System.out.println(list); // [1, 2, 3, 4] Assertions.assertEquals(list.size(), 3); } } ``` 测试不通过,why? **原因很简单:** ArrayList 是基于数组结构而来的,在实现 E remove(int index) 方法时,也是在操作数组而已。 **E remove(int index) 方法的源代码,如下:** ```java {20,25} /** * Removes the element at the specified position in this list. * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their * indices). * * @param index the index of the element to be removed * @return the element that was removed from the list * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) // 表面看是在拷贝数组,但是源数组和目标数组都是同一个,所以是移动数组元素而已 // 例如:[1, 2, 3, 4] -> [1, 3, 4, 4] System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 元素数量-1,并清除多余元素 // 例如:[1, 2, 3, 4] -> [1, 3, 4, 4] // 最后一个4就是多余的,置为默认值 null elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; } ``` 这样的话就会导致,在循环索引中删除完某个元素,其后面的元素移动到这个元素的位置,但是循环的索引可没回退,这样在取值时就会 **跳过下一个元素** 。(看不懂的话,可以debug一下,很清晰的) 如果被删除元素的下一个元素不是匹配条件的,那还问题不显,但是如果被删除元素的下一个元素也是匹配条件的,也就会出现刚才测试的结果了。 知道了问题的根源,要是还想要用这种循环,加一行代码就可以了。 ```java {30,32,35} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(2); list.add(3); list.add(4); } /** 运行无异常,测试不通过 */ @Test @DisplayName("基础for循环中删除元素测试") void testBasicForLoop() { for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (Objects.equals(list.get(i), 2)) { // IDEA警告:Suspicious 'List.remove()' in the loop list.remove(i); // !!!回退索引!!! i--; } } System.out.println(list); // [1, 3, 4] Assertions.assertEquals(list.size(), 3); } } ``` ### 增强for循环中删除 显然,在基础 for 循环中删除元素,这种方法并不是最好的,那我们就再来看看其他的循环方式吧。 简单改动下代码,看看平时出场频率也很高的增强 for 循环会如何? ```java {29} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(2); list.add(3); list.add(4); } /** 运行时异常:java.util.ConcurrentModificationException */ @Test @DisplayName("增强for循环中删除元素测试") void testForEachLoop() { for (Integer num : list) { if (Objects.equals(num, 2)) { list.remove(num); } } System.out.println(list); Assertions.assertSame(list.size(), 3); } } ``` 测试中断,删除一个元素后继续循环会抛出运行时异常:java.util.ConcurrentModificationException。 Pass ... ### 迭代器中删除 最后,我们再尝试一种循环:迭代器,可能对于部分同学来说,平时使用相对要少一些。 ```java {31,34} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(2); list.add(3); list.add(4); } /** 运行无异常,测试符合预期 */ @Test @DisplayName("迭代器中删除元素测试") void testIterator() { Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Integer num = iterator.next(); if (Objects.equals(num, 2)) { iterator.remove(); } } System.out.println(list); // [1, 3, 4] Assertions.assertSame(list.size(), 3); } } ``` 测试通过,这种方式也是平时 **推荐大家采用** 的,而且在 Java 8 中,官方还为我们在 Collection 接口中提供了一个 default 方法来简化集合删除元素。 ```java {28} /** * List集合-循环中删除元素-测试 * * @author Charles7c * @date 2021/12/8 20:59 */ @DisplayName("List集合-循环中删除元素-测试") public class ListRemoveEleInForLoopTest { private List list; /** 初始化数据 */ @BeforeEach public void init() { list = new ArrayList<>(5); list.add(1); list.add(2); list.add(2); list.add(3); list.add(4); } /** 运行无异常,测试符合预期 */ @Test @DisplayName("迭代器中删除元素测试") void testIterator() { // Java 8 在 Collection 接口中提供的 default 方法 list.removeIf(num -> Objects.equals(num, 2)); System.out.println(list); // [1, 3, 4] Assertions.assertSame(list.size(), 3); } } ``` **Collection 接口的 removeIf() 方法的源代码,如下:** ```java {27,30} public interface Collection extends Iterable { /** * Removes all of the elements of this collection that satisfy the given * predicate. Errors or runtime exceptions thrown during iteration or by * the predicate are relayed to the caller. * * @implSpec * The default implementation traverses all elements of the collection using * its {@link #iterator}. Each matching element is removed using * {@link Iterator#remove()}. If the collection's iterator does not * support removal then an {@code UnsupportedOperationException} will be * thrown on the first matching element. * * @param filter a predicate which returns {@code true} for elements to be * removed * @return {@code true} if any elements were removed * @throws NullPointerException if the specified filter is null * @throws UnsupportedOperationException if elements cannot be removed * from this collection. Implementations may throw this exception if a * matching element cannot be removed or if, in general, removal is not * supported. * @since 1.8 */ default boolean removeIf(Predicate filter) { Objects.requireNonNull(filter); boolean removed = false; final Iterator each = iterator(); while (each.hasNext()) { if (filter.test(each.next())) { each.remove(); removed = true; } } return removed; } // 省略其他代码... } ``` 很显然,官方也是用的迭代器来实现的。 ## 后记 **C:** 虽然是一个小问题,但是见到的犯错者无数,以前并未当回事,这次遇到正好记录一下,给各位同学一个提醒。