安全刪除元素

1. 關於 ConcurrentModificationException 的問題

這堂課幾乎沒有（幾乎）新內容。但它非常重要，因為不小心刪除資料屬於最難挽回的錯誤之一——尤其在生產環境。而且還會出現一個你很可能會喜歡的有趣類別！

所以，是的，再次強調：刪除時絕對不要用 for-each！不論你多麼喜歡它。

我們從一個經典的例子開始，這常讓許多新手（甚至老手）感到痛苦：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6));

// 嘗試刪除所有偶數
for (Integer n : numbers) {
    if (n % 2 == 0) {
        numbers.remove(n); // 砰！ConcurrentModificationException
    }
}

看起來一切都應該能運作，但實際上程式會丟出例外：

Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException

現在我們來詳細說明發生了什麼。當你透過 for-each（或一般的 Iterator）遍歷集合時，集合內部會維護一個特殊的「修改計數器」。如果在遍歷期間集合被不是透過同一個迭代器的方式修改，這個計數器會偵測到「外部干預」並丟出例外。這是防呆機制，避免程式在損壞的資料結構上運作。

2. 使用 Iterator

遍歷時如何正確刪除元素？

提醒一下：Iterator 是一種特殊物件，能讓你遍歷集合並在過程中安全地「當下」刪除元素。它就像服務生，不僅能端菜，還能在繞桌時順手收走盤子。

取得迭代器

Iterator<Integer> it = numbers.iterator();

用 while 遍歷並透過 it.remove() 刪除

以下是正確刪除清單中所有偶數的方法：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6));

Iterator<Integer> it = numbers.iterator();
while (it.hasNext()) {
    Integer n = it.next();
    if (n % 2 == 0) {
        it.remove(); // 安全地刪除目前元素
    }
}
System.out.println(numbers); // [1, 3, 5]

重要：只能透過迭代器本身（it.remove()）刪除，且必須在呼叫 it.next() 之後。如果沒有先呼叫 next() 就連續呼叫 remove() 兩次，會得到 IllegalStateException。

3. ListIterator：進階功能

這就是一開始預告的新內容！ListIterator 是針對列表（List）的「增強版」迭代器，不僅能刪除，還能在遍歷時新增元素，並可雙向移動（向前與向後）。

與一般 Iterator 的差異

• Iterator：直來直往——只能往前，只能刪除。
• ListIterator：更靈活——能前後移動；可刪除、可透過 add() 新增；還能用 set() 取代當前元素。

範例：刪除與新增元素

List<String> words = new ArrayList<>(List.of("cat", "dog", "bird"));

ListIterator<String> it = words.listIterator();
while (it.hasNext()) {
    String word = it.next();
    if (word.length() == 3) {
        it.remove(); // 刪除長度為 3 的單字
        it.add("pet"); // 立刻在被刪除的位置之後加入 "pet"
    }
}
System.out.println(words); // [pet, pet, bird]

注意：透過 it.add() 新增，會把元素插在迭代器目前位置之後。

4. 使用 removeIf

自 Java 8 起，提供了簡潔好用的方法 removeIf。它接受 Lambda 表達式（或任何 Predicate），並刪除所有使條件回傳 true 的元素。

範例：刪除所有偶數

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6));

numbers.removeIf(n -> n % 2 == 0);

System.out.println(numbers); // [1, 3, 5]

這不僅更短，而且安全：在內部會使用正確的迭代器——不會出現 ConcurrentModificationException。

範例：刪除長度小於 3 的字串

List<String> words = new ArrayList<>(List.of("hi", "cat", "no", "elephant"));

words.removeIf(word -> word.length() < 3);

System.out.println(words); // [cat, elephant]

建議：如果只是要依條件刪除元素——請使用 removeIf。這是最精簡、現代的方式。

5. 實務建議

該優先選哪一種方式？

• 如果要按複雜條件刪除，且使用 Java 8+：請用 removeIf——簡潔、易讀且安全。
• 如果使用較舊的 Java 版本，或需要更複雜的遍歷邏輯：請使用 Iterator 與它的 remove() 方法。
• 如果處理的是 List，且希望在遍歷時不僅刪除還能新增元素：請使用 ListIterator。

不同集合類型的注意事項

• List：支援上述所有做法（Iterator、ListIterator、removeIf）。
• Set：沒有索引，但標準的 Iterator 與 removeIf 都適用。
• Map：若要依條件刪除，請對 entrySet() 使用迭代器：

  Map<String, Integer> map = new HashMap<>(Map.of("a", 1, "b", 2, "c", 3));
  Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = map.entrySet().iterator();
  while (it.hasNext()) {
      Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
      if (entry.getValue() % 2 == 0) {
          it.remove();
      }
  }
  System.out.println(map); // {a=1, c=3}
  

  而在 Java 8+ 之後，簡化許多：

  map.entrySet().removeIf(entry -> entry.getValue() % 2 == 0);
  

6. 實務範例：篩選使用者

假設我們有一個使用者清單，想刪除所有未滿 18 歲的使用者。

class User {
    String name;
    int age;
    User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return name + " (" + age + ")";
    }
}

List<User> users = new ArrayList<>(List.of(
    new User("Anya", 17),
    new User("Boris", 20),
    new User("Vika", 15),
    new User("Gleb", 25)
));

// 透過 removeIf 刪除未成年使用者
users.removeIf(user -> user.age < 18);

System.out.println(users); // [Boris (20), Gleb (25)]

7. 方法比較

用一張小表格來加深印象——我們的大腦就愛這種。

for-each + remove()

Iterator + remove()

ListIterator

removeIf

8. 在集合中刪除元素的常見錯誤

錯誤 1：在 for-each 中嘗試刪除元素

for (String s : list) {
    if (s.equals("test")) {
        list.remove(s); 
    }
}

你已經知道：不能這麼做——會得到 ConcurrentModificationException！請使用迭代器或 removeIf。

錯誤 2：在未呼叫 next() 前就對迭代器呼叫 remove()

Iterator<String> it = list.iterator();
it.remove(); // IllegalStateException — 在呼叫 next() 之前無法刪除

錯誤 3：試圖在不可變集合中刪除元素

List<String> immutable = List.of("a", "b", "c");
immutable.removeIf(s -> s.equals("a")); // UnsupportedOperationException

不可變集合不支援刪除相關的方法。

錯誤 4：透過 values() 或 keySet() 刪除 Map 中元素，但未使用迭代器

for (String key : map.keySet()) {
    if (key.startsWith("a")) {
        map.remove(key); // ConcurrentModificationException!
    }
}

請使用對 entrySet() 的迭代器，或 removeIf。