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為什么說HashMap線程不安全

更新時間：2023年04月27日 08:58:49 作者：Cosolar

本文主要介紹了為什么說HashMap線程不安全，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

簡單來說：在 hashMap1.7 中擴容的時候，因為采用的是頭插法，所以會可能會有循環(huán)鏈表產(chǎn)生，導(dǎo)致數(shù)據(jù)有問題，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)時多個線程命中了同一個槽，可能會有數(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)組和鏈表實現(xiàn)的。在進行插入或刪除操作時，如果不同線程同時修改同一個位置的元素，就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的情況。具體來說，當(dāng)兩個線程同時進行插入操作時，假設(shè)它們都要插入到同一個數(shù)組位置，并且該位置沒有元素，那么它們都會認(rèn)為該位置可以插入元素，最終就會導(dǎo)致其中一個線程的元素被覆蓋掉。此外，在進行刪除操作時，如果兩個線程同時刪除同一個元素，也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的情況。

以下是一個示例代碼，展現(xiàn)了兩個線程對HashMap進行并發(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());
    }
}

上述示例代碼中，t1線程和t2線程都向HashMap中插入數(shù)據(jù)，由于它們在進行插入操作時修改的是同一個位置的元素，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)擴容導(dǎo)致死循環(huán)或數(shù)據(jù)丟失

當(dāng)HashMap的元素數(shù)量達到一定閾值時，它會觸發(fā)擴容操作，即重新分配更大的數(shù)組并將原來的元素重新映射到新的數(shù)組上。然而，在進行擴容操作時，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。具體來說，當(dāng)兩個線程同時進行擴容操作時，它們可能會同時將某個元素映射到新的數(shù)組上，從而導(dǎo)致該元素被覆蓋掉。此外，在進行擴容操作時，如果線程不安全地修改了next指針，就可能會導(dǎo)致死循環(huán)的情況。

以下是一個示例代碼，展現(xiàn)了兩個線程對HashMap進行并發(fā)擴容的情況：

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());
    }
}

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在元素數(shù)量達到3時就會進行擴容操作。由于t1和t2線程同時進行擴容操作，它們有可能都將某個元素映射到新的數(shù)組上，導(dǎo)致該元素被覆蓋掉。此外，在進行擴容操作時，如果線程不安全地修改了next指針，就可能會導(dǎo)致死循環(huán)的情況。

除了并發(fā)修改和并發(fā)擴容外，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，如果在遍歷的過程中其他線程修改了HashMap的結(jié)構(gòu)，就可能拋出ConcurrentModificationException異常。

以下是一個示例代碼，展現(xiàn)了如何通過多線程遍歷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();
    }
}

上述示例代碼中，t1線程遍歷了HashMap中的元素，但并沒有對其進行加鎖保護。同時，在t1線程遍歷的過程中，t2線程又進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定義HashMap的排序規(guī)則時，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。

以下是一個示例代碼，展現(xiàn)了如何通過多線程修改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);
    }
}

上述示例代碼中，HashMap的排序規(guī)則使用了一個基于字符串處理的比較器來定義。當(dāng)t1線程和t2線程同時進行插入操作時，由于它們在不同的元素上執(zhí)行修改操作，因此并不會出現(xiàn)ConcurrentModificationException異常。然而，由于比較器不是線程安全的，當(dāng)t1和t2線程同時進行對相同的元素值進行賦值操作時，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，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)擴容導(dǎo)致死循環(huán)或數(shù)據(jù)丟失。因此，在使用HashMap時需要采取相應(yīng)的線程安全措施，例如使用ConcurrentHashMap、加鎖等。

到此這篇關(guān)于為什么說HashMap線程不安全的文章就介紹到這了,更多相關(guān)HashMap線程不安全內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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