Vector线程安全问题

背景

在韩顺平的Java课程中，有一个坦克大战练习项目，其中有这样一个功能需求：敌人坦克自动发射多个子弹，检测子弹是否击中我方坦克。视频中使用的是Vector存储这个子弹队列。

代码实现

对于这一部分，我的实现代码是：

// MyPanel.java 的 run()方法
while (true) {
    try {
        Thread.sleep(50);
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }

    // 检测hero的子弹是否打中敌人
    for(Bullet bullet: hero.getBullets()) {
        if (bullet != null && bullet.life) {
            for (int i = 0; i < enemySize; i++) {
                hitEnemy(bullet, enemies.get(i));
            }
        }
    }

    // 检测我方坦克是否被打中
    for (Enemy enemy: enemies) {
        if(enemy.isLife() && hero.isLife()) {
            for(Bullet bullet: enemy.getBullets()){
                if (bullet != null && bullet.life) {
                    hitEnemy(bullet, hero);
                }
            }
        }
    }
    this.repaint();
}

代码报错

在运行过程中，在检测我方坦克是否被打中的代码部分抛出了这样的错误：

java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.Vector$Itr.checkForComodification(Vector.java:1210)
	at java.util.Vector$Itr.next(Vector.java:1163)
	at org.example.MyPanel.run(MyPanel.java:196)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

分析

GPT的回答：

虽然Vector 在 Java 中确实是线程安全的。它通过在所有修改操作（如 add、remove 等）上添加 synchronized 来确保线程安全。然而，尽管 Vector 在修改操作上是线程安全的，它并不能防止在遍历期间集合结构被修改引发的 ConcurrentModificationException。

这是因为 Vector 的遍历操作本身并不是同步的。Vector 的迭代器（Iterator）在设计上不具备对集合结构的并发修改进行保护，仍然会在检测到集合在迭代期间被修改时抛出 ConcurrentModificationException。这和集合的同步性是两个独立的概念。

由于该项目实现了多线程，有可能对单个子弹队列删除的同时进行遍历，使之出现报错。

解决方法

// ........
// 检测我方坦克是否被打中
//for (Enemy enemy: enemies) {
//    if(enemy.isLife() && hero.isLife()) {
//        for(Bullet bullet: enemy.getBullets()){
//            if (bullet != null && bullet.life) {
//                hitEnemy(bullet, hero);
//            }
//        }
//    }
//}

// synchronized加锁 
// 如果还涉及其他add、remove等操作 也可以使用Collections.synchronizedList()
synchronized(enemy.getBullets()) {
    for (Bullet bullet : enemy.getBullets()) {
        if (bullet != null && bullet.life) {
            hitEnemy(bullet, hero);
        }
    }
}

但是，修改成以下的方法也不会报错：

for (int i=0; i < enemy.getBullets().size();i++) {
    Bullet bullet = enemy.getBullets().get(i);
    if (bullet != null && bullet.life) {
        hitEnemy(bullet, hero);
    }
}

分析：

• 索引遍历 (for (int i=0; i < enemy.getBullets().size(); i++))：这种遍历方式直接根

• 据索引访问 List 中的元素，并不依赖 Iterator。当使用这种方式时，List 只会获取特定索引位置的元素，不会跟踪列表是否在遍历过程中发生了修改。

• 迭代器遍历 (for (Bullet bullet : enemy.getBullets()))：这种方式使用了 Iterator，Iterator 是设计用于在遍历过程中检测列表结构是否被修改的。Iterator 内部维护着一个修改计数器（modCount），如果在遍历期间列表的结构发生变化（如添加、删除元素），modCount 和 Iterator 的期望值不一致时，会抛出 ConcurrentModificationException。

• 简单来说，索引遍历没有 Iterator 那种内置的“并发修改检测机制”，所以不会抛出异常。