Почему нельзя модифицировать источник данных во время работы Stream

1️⃣ Как кратко ответить

Модификация источника данных во время работы Stream может привести к непредсказуемому поведению, включая исключения и некорректные результаты, поскольку Stream не поддерживает изменения в своей основе данных после начала обработки.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Stream в Java — это последовательность элементов, поддерживающая различные операции, которые могут быть выполнены над элементами этой последовательности. Stream не хранит данные, а работает с источником данных, таким как коллекция, массив или генератор. Когда Stream создается, он захватывает ссылку на источник данных и выполняет операции над ним.

Почему нельзя модифицировать источник данных

Когда Stream начинает свою работу, он предполагает, что структура и содержимое источника данных остаются неизменными. Это связано с тем, что Stream может выполнять операции лениво, то есть откладывать выполнение до тех пор, пока не потребуется результат. Например, операции фильтрации или маппинга могут быть выполнены только тогда, когда запрашивается конечный результат, например, при вызове метода collect().

Если источник данных изменяется во время выполнения Stream, это может привести к следующим проблемам:

• Конкурентные изменения: Если источник данных изменяется в другом потоке, это может привести к состоянию гонки, где Stream и другой поток одновременно изменяют данные, что может вызвать исключения или некорректные результаты.

• Непредсказуемое поведение: Изменение данных может привести к тому, что Stream будет работать с устаревшими или некорректными данными, что может привести к неожиданным результатам.

• Исключения: Некоторые реализации коллекций, такие как ArrayList, могут выбрасывать ConcurrentModificationException, если они обнаруживают, что коллекция была изменена во время итерации.

Пример

Рассмотрим пример, где мы пытаемся модифицировать список во время работы Stream:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
​
public class StreamModificationExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");
​
        // Создаем Stream из списка
        names.stream()
            .filter(name -> {
                // Пытаемся модифицировать список во время работы Stream
                if (name.equals("Bob")) {
                    names.add("David");
                }
                return true;
            })
            .forEach(System.out::println);
    }
}

• Создание списка: Мы создаем список names и добавляем в него несколько имен.
• Создание Stream: Мы создаем Stream из списка names.
• Фильтрация: Внутри метода filter мы пытаемся добавить новое имя в список, если текущее имя равно "Bob".
• Итерация: Мы используем forEach для вывода каждого имени.

Этот код вызовет ConcurrentModificationException, потому что мы изменяем список во время его обработки Stream.

Как избежать проблем

Чтобы избежать проблем, связанных с модификацией источника данных, можно использовать следующие подходы:

• Создание копии данных: Перед созданием Stream можно создать копию исходных данных и работать с ней.

• Синхронизация: Если необходимо работать с многопоточными изменениями, можно использовать потокобезопасные коллекции, такие как CopyOnWriteArrayList, которые позволяют безопасно изменять данные во время итерации.

• Избегание изменений: Перепроектировать логику так, чтобы изменения данных происходили до или после работы Stream, но не во время.

Эти подходы помогут избежать непредсказуемого поведения и исключений при работе с Stream в Java.