使用Java Stream未修改集合却抛出ConcurrentModificationException问题排查

我在多线程应用里偶尔会碰到ConcurrentModificationException，但堆栈跟踪指向的代码并未对集合执行任何修改操作：

Map<String, ProblemItem> problemItemsMap = getProblemItemsMap();
Optional<ProblemItem> findAny =
    problemItemsMap.values().stream()
    .filter(pi -> pi.getId().equals(id))
    .findAny();

通过资料了解到这个异常和HashMap有关，当前代码没有执行添加、删除等修改操作，推测是其他线程同时修改了该Map导致的。报错堆栈如下：

Uncaught exception in thread 'pool-10-thread-1'.java.util.ConcurrentModificationException: null
    at java.base/java.util.HashMap$ValueSpliterator.tryAdvance(HashMap.java:1698)
    at java.base/java.util.stream.ReferencePipeline.forEachWithCancel(ReferencePipeline.java:127)
    at java.base/java.util.stream.AbstractPipeline.copyIntoWithCancel(AbstractPipeline.java:502)
    at java.base/java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:488)
    at java.base/java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:474)
    at java.base/java.util.stream.FindOps$FindOp.evaluateSequential(FindOps.java:150)
    at java.base/java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
    at java.base/java.util.stream.ReferencePipeline.findAny(ReferencePipeline.java:548)

困惑的是，堆栈跟踪只显示迭代相关的代码，无法定位到修改操作的具体位置。

问题原因及解决办法 #

• 核心原因：HashMap是非线程安全集合，当一个线程通过流（本质是迭代）遍历其values时，若另一个线程对Map执行增、删、改操作，HashMap的fail-fast机制会直接抛出ConcurrentModificationException，且异常仅在迭代线程抛出，修改线程不会留下堆栈痕迹。

• 定位修改点的方法：

  • 自定义HashMap子类，重写put、remove、clear等修改方法，在方法内打印当前线程名及调用栈日志，记录所有修改操作的来源。
  • 利用IDE条件断点：在HashMap的put、remove方法中设置断点，条件设为当前线程名称不等于抛出异常的线程名（如!Thread.currentThread().getName().equals("pool-10-thread-1")），精准捕捉其他线程的修改行为。
  • 替换为线程安全集合：直接用ConcurrentHashMap替代HashMap，它采用弱一致性迭代器，不会触发fail-fast抛出异常，同时原生支持多线程安全操作，从根源避免问题。

• 临时验证方案：
  可以先将problemItemsMap包装为Collections.synchronizedMap(new HashMap<>())，虽然它的迭代仍会触发fail-fast，但能快速验证是否确实是其他线程修改导致的异常。不过该方案性能不如ConcurrentHashMap，仅适合临时排查。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sadık