Java 集合迭代器 Iterator.remove() 陷阱：List 與 Set 的行為差異深度剖析

現象觀察

使用 Iterator 遍歷集合時調用集合自身的 remove()（而非 iterator.remove()），ArrayList 和 TreeSet 表現出截然不同的拋出 ConcurrentModificationException 的時機。

代碼復現

// ArrayList 場景
List list = new ArrayList<>(Arrays.asList("aaa", "bbb", "ccc"));
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if (it.next().equals("bbb")) { // 遍歷到倒數第二個元素
        list.remove("ccc"); // 刪除最後一個元素
    }
} // 不拋出異常！

// TreeSet 場景
Set set = new TreeSet<>(Arrays.asList("ddd", "eee", "fff"));
Iterator it1 = set.iterator();
while (it1.hasNext()) {
    if (it1.next().equals("fff")) { // 遍歷到最後一個元素
        set.remove("eee"); // 刪除中間元素
    }
} // 拋出 ConcurrentModificationException！

源碼級原理剖析

ArrayList 的 Itr 實現

• 維護 expectedModCount 快照，cursor 指向下一個待返回元素索引，lastRet 記錄上一次返回的索引。
• next()：檢查 modCount，返回 elementData[cursor++]，更新 lastRet。
• remove()（Iterator 自己的）：調用 ArrayList.remove(lastRet)，cursor--，lastRet = -1，同步更新 expectedModCount = modCount。
• 集合自身 remove(Object)：修改 modCount，數組元素前移。

關鍵點： 當遍歷到倒數第二個元素（cursor = size-1）時，集合刪除最後一個元素（index = size-1），導致數組長度減 1，但 cursor 仍指向原 size-1 位置，此時 cursor == size（新 size），hasNext() 返回 false，循環正常結束，下一次 next() 不會被調用，故不檢查 modCount，不拋異常。

TreeSet 的 Iterator 實現

• 基於 NavigableMap，內部使用 TreeMap 的 PrivateEntryIterator。
• 維護 next 指向下一個節點，lastReturned 記錄上一個節點。
• next()：先檢查 modCount，然後 lastReturned = next，next = successor(next)。
• 集合自身 remove(Object)：修改 modCount，紅黑樹結構調整，可能導致 successor 關係變化。

關鍵點： 遍歷到最後一個元素時，next() 已將 lastReturned 指向該元素，next 置為 null。隨後集合刪除其他元素導致 modCount 變化，下一次循環進入 hasNext() 不檢查，但再次調用 next() 時（若有）會檢查 modCount 拋異常。實測中因 hasNext() 為 false 循環結束，但若繼續調用 next() 則拋異常。

核心結論

1. 絕對禁忌： 迭代過程中**絕不可**直接調用集合的 remove()、`add()`、`clear()` 等結構修改方法。
2. 正確姿勢： 必須使用 iterator.remove()，它會同步更新迭代器內部的 expectedModCount。
3. 行為差異源於實現細節： ArrayList 基於數組索引，TreeSet 基於樹節點鏈接，對併發修改的敏感點不同。
4. JDK 文檔明確聲明： 除非調用迭代器自身的 remove()，否則在迭代器創建後以任何方式修改集合結構，迭代器行為都是**未定義**的。

最佳實踐

// 正確刪除符合條件的元素
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    if (shouldRemove(s)) {
        it.remove(); // 唯一安全方式
    }
}

// Java 8+ 函數式風格（內部同樣使用迭代器）
list.removeIf(this::shouldRemove);