В чем причина возникновения ConcurrentModificationException в Java коллекциях?

Что проверяют

Понимаете ли вы, что ConcurrentModificationException чаще всего возникает в одном потоке, а не из-за конкуренции, и знаете ли механизм fail-fast. Следом просят показать, как правильно удалять элементы при обходе и почему CopyOnWriteArrayList подходит не всегда.

Как отвечать

Механизм такой. У ArrayList, HashMap и других коллекций из java.util есть счётчик структурных изменений modCount. Итератор при создании запоминает его и на каждом next() сверяет с текущим. Если коллекцию структурно изменили в обход итератора (добавили или удалили элемент, а не заменили значение через set), итератор бросает исключение.

Типичные причины:

• удаление в for-each: for (String s : list) { if (...) list.remove(s); }, ведь for-each под капотом работает через итератор;
• изменение коллекции внутри forEach или стрима, который обходит эту же коллекцию;
• другой поток меняет несинхронизированную коллекцию во время обхода. Здесь исключение не гарантировано: документация называет fail-fast поведением без гарантий, и данные могут испортиться молча.

Как исправить:

• Iterator.remove(), а для списков ещё ListIterator.add() и set() при ручном обходе;
• Collection.removeIf(predicate): самый короткий вариант, есть с Java 8;
• сбор изменений в отдельный список с применением после обхода или новый список через стрим с filter;
• многопоточность: ConcurrentHashMap со слабо согласованными итераторами и CopyOnWriteArrayList, итератор которого обходит снимок массива. У Collections.synchronizedList обход всё равно нужно оборачивать в synchronized вручную.

Где спотыкаются

Называют причиной только многопоточность и лечат ошибку synchronized, хотя она возникла в одном потоке.

Уверенно говорят, что любое удаление в цикле бросает исключение. Удаление предпоследнего элемента проходит молча: размер уменьшается, hasNext() возвращает false, и последний элемент просто не обходится. Этот случай любят давать задачей.

Советуют CopyOnWriteArrayList на всё. Он копирует массив на каждую запись, годится для редко меняющихся списков, а remove() у его итератора бросает UnsupportedOperationException.