Модификация коллекции Java в однопоточной и многопоточной среде

Что будет результатом выполнения такой программы?

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        for (String el : list) {
            if (el.equals("b")) {
                list.remove(el);
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

Эта программа бросит исключение ConcurrentModificationException. Почему так происходит? for-each цикл в Java использует Iterator. И если мы используем итератор, то удаление нужно делать при помощи итератора. Если же мы удаление делаем при помощи метода list.remove(el), то при вызове метода next будет брошено исключение ConcurrentModificationException:

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
 at java.base/java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:1013)
 at java.base/java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:967)

Как это исправить?

Можно использовать Iterator явно и вызвать метод remove итератора:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String el = (String) iterator.next();
            if (el.equals("b")) {
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

Результат:

[a, c, d]

Или же можно использовать removeIf:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        list.removeIf(el -> el.equals("b"));
        System.out.println(list);
    }
}

Или не использовать итератор вообще:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String el = list.get(i);
            if (el.equals("b")) {
                list.remove(el);
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

Многопоточная среда:

Допустим у нас в одном потоке есть итерирование по коллекции, а во втором потоке у нас происходит модификация этой коллекции (удаление или добавление элемента). Чтобы предотвратить ConcurrentModificationException можно использовать:

1. synchronized блок перед итерированием:
2. Использовать потокобезопасные коллекции: ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList

Посмотрим вариант с synchonized блоком:

Первый поток:
synchronized (list) {
    for (String el : list) {
        System.out.println(el);
    }
}
Второй поток:
synchronized (list) {
    list.remove("b");
}

Можно ли избежать synchronized блока, если использовать:

Collections.synchronizedList(list);

Ответ: нет. В таком случае может быть также брошен ConcurrentModificationException. В таком случае также нужно помещать в synchonized блок.

Если мы используем ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList то можно итерироваться по коллекции в одном потоке и модифицировать ее в другом без synchonized блока не опасаясь ConcurrentModificationException.