HashMap線程不安全體現(xiàn)在哪里？如果你到現(xiàn)在還不清楚趕緊看下去，明明白白補(bǔ)一補(bǔ)~。
在JAVA中，HashMap是一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它以鍵值對(duì)的形式存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)。然而，由于HashMap在多線程環(huán)境下存在線程安全問(wèn)題，因此在使用時(shí)需要格外小心。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：在 hashMap1.7 中擴(kuò)容的時(shí)候，因?yàn)椴捎玫氖穷^插法，所以會(huì)可能會(huì)有循環(huán)鏈表產(chǎn)生，導(dǎo)致數(shù)據(jù)有問(wèn)題，在 1.8 版本已修復(fù)，改為了尾插法； 在任意版本的 hashMap 中，如果在插入數(shù)據(jù)時(shí)多個(gè)線程命中了同一個(gè)槽，可能會(huì)有數(shù)據(jù)覆蓋的情況發(fā)生，導(dǎo)致線程不安全。
HashMap的線程不安全主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
1. 并發(fā)修改導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致
HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是基于數(shù)組和鏈表實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行插入或刪除操作時(shí)，如果不同線程同時(shí)修改同一個(gè)位置的元素，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的情況。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行插入操作時(shí)，假設(shè)它們都要插入到同一個(gè)數(shù)組位置，并且該位置沒(méi)有元素，那么它們都會(huì)認(rèn)為該位置可以插入元素，最終就會(huì)導(dǎo)致其中一個(gè)線程的元素被覆蓋掉。此外，在進(jìn)行刪除操作時(shí)，如果兩個(gè)線程同時(shí)刪除同一個(gè)元素，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的情況。
以下是一個(gè)示例代碼，展現(xiàn)了兩個(gè)線程對(duì)HashMap進(jìn)行并發(fā)修改的情況：
import java.util.HashMap;
public class HashMapThreadUnsafeExample {
public static void mAIn(String[] args) throws InterruptedException {
final HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i);
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i * 2);
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("map size: " + map.size());
}
}
復(fù)制代碼
上述示例代碼中，t1線程和t2線程都向HashMap中插入數(shù)據(jù)，由于它們?cè)谶M(jìn)行插入操作時(shí)修改的是同一個(gè)位置的元素，因此最終導(dǎo)致了部分?jǐn)?shù)據(jù)不一致的情況。例如，當(dāng)t1線程插入了(key1, 1)以后，t2線程又插入了(key1, 2)，這就導(dǎo)致了(key1, 1)被覆蓋掉，最終HashMap的大小只有10000而不是20000。
2. 并發(fā)擴(kuò)容導(dǎo)致死循環(huán)或數(shù)據(jù)丟失
當(dāng)HashMap的元素?cái)?shù)量達(dá)到一定閾值時(shí)，它會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作，即重新分配更大的數(shù)組并將原來(lái)的元素重新映射到新的數(shù)組上。然而，在進(jìn)行擴(kuò)容操作時(shí)，如果不加鎖或者加鎖不正確，就可能導(dǎo)致死循環(huán)或者數(shù)據(jù)丟失的情況。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容操作時(shí)，它們可能會(huì)同時(shí)將某個(gè)元素映射到新的數(shù)組上，從而導(dǎo)致該元素被覆蓋掉。此外，在進(jìn)行擴(kuò)容操作時(shí)，如果線程不安全地修改了next指針，就可能會(huì)導(dǎo)致死循環(huán)的情況。
以下是一個(gè)示例代碼，展現(xiàn)了兩個(gè)線程對(duì)HashMap進(jìn)行并發(fā)擴(kuò)容的情況：
import java.util.HashMap;
public class HashMapThreadUnsafeExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(2, 0.75f);
map.put("key1", 1);
map.put("key2", 2);
map.put("key3", 3);
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 4; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i);
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 4; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i * 2);
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("map size: " + map.size());
}
}
復(fù)制代碼
上述示例代碼中，t1線程和t2線程都向HashMap中插入數(shù)據(jù)，并且HashMap被初始化為大小為2，負(fù)載因子為0.75，這就意味著HashMap在元素?cái)?shù)量達(dá)到3時(shí)就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作。由于t1和t2線程同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容操作，它們有可能都將某個(gè)元素映射到新的數(shù)組上，導(dǎo)致該元素被覆蓋掉。此外，在進(jìn)行擴(kuò)容操作時(shí)，如果線程不安全地修改了next指針，就可能會(huì)導(dǎo)致死循環(huán)的情況。
除了并發(fā)修改和并發(fā)擴(kuò)容外，還有以下情況可能導(dǎo)致HashMap不安全：
3. 非線程安全的迭代器
當(dāng)使用非線程安全的迭代器遍歷HashMap時(shí)，如果在遍歷的過(guò)程中其他線程修改了HashMap的結(jié)構(gòu)，就可能拋出
ConcurrentModificationException異常。
以下是一個(gè)示例代碼，展現(xiàn)了如何通過(guò)多線程遍歷HashMap以及導(dǎo)致線程不安全的情況：
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class HashMapThreadUnsafeExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i);
}
Thread t1 = new Thread(() -> {
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next().getValue());
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 10000; i < 20000; i++) {
map.put("key" + i, i);
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
}
}
復(fù)制代碼
上述示例代碼中，t1線程遍歷了HashMap中的元素，但并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行加鎖保護(hù)。同時(shí)，在t1線程遍歷的過(guò)程中，t2線程又進(jìn)行了另外一部分元素的插入操作，這就導(dǎo)致了HashMap結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，最終可能會(huì)拋出
ConcurrentModificationException異常。
4. 非線程安全的比較器
當(dāng)使用非線程安全的比較器來(lái)定義HashMap的排序規(guī)則時(shí)，就可能導(dǎo)致在并發(fā)環(huán)境下出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致性的情況。
以下是一個(gè)示例代碼，展現(xiàn)了如何通過(guò)多線程修改HashMap中元素順序以及導(dǎo)致線程不安全的情況：
import java.util.Comparator;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class HashMapThreadUnsafeExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("key1", 1);
map.put("key2", 2);
map.put("key3", 3);
Comparator<String> comparator = (s1, s2) -> {
int i1 = Integer.parseInt(s1.substring(3));
int i2 = Integer.parseInt(s2.substring(3));
return Integer.compare(i1, i2);
};
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 4; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i);
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 4; i < 10000; i++) {
map.put("key" + i, i * 2);
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("map: " + map);
}
}
復(fù)制代碼
上述示例代碼中，HashMap的排序規(guī)則使用了一個(gè)基于字符串處理的比較器來(lái)定義。當(dāng)t1線程和t2線程同時(shí)進(jìn)行插入操作時(shí)，由于它們?cè)诓煌脑厣蠄?zhí)行修改操作，因此并不會(huì)出現(xiàn)
ConcurrentModificationException異常。然而，由于比較器不是線程安全的，當(dāng)t1和t2線程同時(shí)進(jìn)行對(duì)相同的元素值進(jìn)行賦值操作時(shí)，就可能導(dǎo)致HashMap結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。例如，當(dāng)t1線程將"key5"的值修改為5時(shí)，t2線程可能只修改到"value"字段的一部分，因此最終HashMap中的值可能出現(xiàn)混亂的情況。
寫(xiě)到這里我想告訴大家：HashMap在多線程環(huán)境下存在線程安全問(wèn)題，具體表現(xiàn)為并發(fā)修改導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致和并發(fā)擴(kuò)容導(dǎo)致死循環(huán)或數(shù)據(jù)丟失。因此，在使用HashMap時(shí)需要采取相應(yīng)的線程安全措施，例如使用ConcurrentHashMap、加鎖等。
