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本文來源：

http://cnblogs.com/developer_chan/p/10450908.html

我們都知道HashMap是線程不安全的，在多線程環境中不建議使用，但是其線程不安全主要體現在什么地方呢，本文將對該問題進行解密。

1.jdk1.7中的HashMap

在jdk1.8中對HashMap做了很多優化，這里先分析在jdk1.7中的問題，相信大家都知道在jdk1.7多線程環境下HashMap容易出現死循環，這里我們先用代碼來模擬出現死循環的情況：

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{
????????HashMapThread?thread0?=?new?HashMapThread();
????????HashMapThread?thread1?=?new?HashMapThread();
????????HashMapThread?thread2?=?new?HashMapThread();
????????HashMapThread?thread3?=?new?HashMapThread();
????????HashMapThread?thread4?=?new?HashMapThread();
????????thread0.start();
????????thread1.start();
????????thread2.start();
????????thread3.start();
????????thread4.start();
????}
}class?HashMapThread?extends?Thread?{private?static?AtomicInteger?ai?=?new?AtomicInteger();private?static?Map?map?=?new?HashMap<>();
????@Overridepublic?void?run()?{while?(ai.get()?1000000)?{
????????????map.put(ai.get(),?ai.get());
????????????ai.incrementAndGet();
????????}
????}
}

上述代碼比較簡單，就是開多個線程不斷進行put操作，并且HashMap與AtomicInteger都是全局共享的。

在多運行幾次該代碼后，出現如下死循環情形：

其中有幾次還會出現數組越界的情況：

這里我們著重分析為什么會出現死循環的情況，通過jps和jstack命名查看死循環情況，結果如下：

從堆棧信息中可以看到出現死循環的位置，通過該信息可明確知道死循環發生在HashMap的擴容函數中，根源在transfer函數中，jdk1.7中HashMap的transfer函數如下：

void?transfer(Entry[]?newTable,?boolean?rehash)?{int?newCapacity?=?newTable.length;for?(Entry?e?:?table)?{while(null?!=?e)?{
????????????????Entry?next?=?e.next;if?(rehash)?{
????????????????????e.hash?=?null?==?e.key???0?:?hash(e.key);
????????????????}int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
????????????????e.next?=?newTable[i];
????????????????newTable[i]?=?e;
????????????????e?=?next;
????????????}
????????}
????}

總結下該函數的主要作用：

在對table進行擴容到newTable后，需要將原來數據轉移到newTable中，注意10-12行代碼，這里可以看出在轉移元素的過程中，使用的是頭插法，也就是鏈表的順序會翻轉，這里也是形成死循環的關鍵點。

下面進行詳細分析。

1.1 擴容造成死循環分析過程

前提條件，這里假設：

hash算法為簡單的用key mod鏈表的大小。

最開始hash表size=2，key=3,7,5，則都在table[1]中。

然后進行resize，使size變成4。

未resize前的數據結構如下：

如果在單線程環境下，最后的結果如下：

這里的轉移過程，不再進行詳述，只要理解transfer函數在做什么，其轉移過程以及如何對鏈表進行反轉應該不難。

然后在多線程環境下，假設有兩個線程A和B都在進行put操作。線程A在執行到transfer函數中第11行代碼處掛起，因為該函數在這里分析的地位非常重要，因此再次貼出來。

此時線程A中運行結果如下：

線程A掛起后，此時線程B正常執行，并完成resize操作，結果如下：

這里需要特別注意的點：由于線程B已經執行完畢，根據Java內存模型，現在newTable和table中的Entry都是主存中最新值：7.next=3，3.next=null。

此時切換到線程A上，在線程A掛起時內存中值如下：e=3，next=7，newTable[3]=null，代碼執行過程如下：

newTable[3]=e?---->?newTable[3]=3e=next?---->?e=7

此時結果如下：

繼續循環：

e=7next=e.next?---->?next=3【從主存中取值】
e.next=newTable[3]?---->?e.next=3【從主存中取值】
newTable[3]=e?---->?newTable[3]=7
e=next?---->?e=3

結果如下：

再次進行循環：

e=3next=e.next?---->?next=null
e.next=newTable[3]?---->?e.next=7?即：3.next=7
newTable[3]=e?---->?newTable[3]=3
e=next?---->?e=null

注意此次循環：e.next=7，而在上次循環中7.next=3，出現環形鏈表，并且此時e=null循環結束。

結果如下：

在后續操作中只要涉及輪詢hashmap的數據結構，就會在這里發生死循環，造成悲劇。

1.2 擴容造成數據丟失分析過程

遵照上述分析過程，初始時：

線程A和線程B進行put操作，同樣線程A掛起：

此時線程A的運行結果如下：

此時線程B已獲得CPU時間片，并完成resize操作：

同樣注意由于線程B執行完成，newTable和table都為最新值：5.next=null。

此時切換到線程A，在線程A掛起時：e=7，next=5，newTable[3]=null。

執行newtable[i]=e，就將7放在了table[3]的位置，此時next=5。接著進行下一次循環：

e=5next=e.next?---->?next=null，從主存中取值
e.next=newTable[1]?---->?e.next=5，從主存中取值
newTable[1]=e?---->?newTable[1]=5
e=next?---->?e=null

將5放置在table[1]位置，此時e=null循環結束，3元素丟失，并形成環形鏈表。并在后續操作hashmap時造成死循環。

2.jdk1.8中HashMap

在jdk1.8中對HashMap進行了優化，在發生hash碰撞，不再采用頭插法方式，而是直接插入鏈表尾部，因此不會出現環形鏈表的情況，但是在多線程的情況下仍然不安全，這里我們看jdk1.8中HashMap的put操作源碼：

final?V?putVal(int?hash,?K?key,?V?value,?boolean?onlyIfAbsent,
???????????????????boolean?evict)?{
????????Node[]?tab;?Node?p;?int?n,?i;if?((tab?=?table)?==?null?||?(n?=?tab.length)?==?0)
????????????n?=?(tab?=?resize()).length;if?((p?=?tab[i?=?(n?-?1)?&?hash])?==?null)?//?如果沒有hash碰撞則直接插入元素
????????????tab[i]?=?newNode(hash,?key,?value,?null);else?{
????????????Node?e;?K?k;if?(p.hash?==?hash?&&
????????????????((k?=?p.key)?==?key?||?(key?!=?null?&&?key.equals(k))))
????????????????e?=?p;else?if?(p?instanceof?TreeNode)
????????????????e?=?((TreeNode)p).putTreeVal(this,?tab,?hash,?key,?value);else?{for?(int?binCount?=?0;?;?++binCount)?{if?((e?=?p.next)?==?null)?{
????????????????????????p.next?=?newNode(hash,?key,?value,?null);if?(binCount?>=?TREEIFY_THRESHOLD?-?1)?//?-1?for?1st
????????????????????????????treeifyBin(tab,?hash);break;
????????????????????}if?(e.hash?==?hash?&&
????????????????????????((k?=?e.key)?==?key?||?(key?!=?null?&&?key.equals(k))))break;
????????????????????p?=?e;
????????????????}
????????????}if?(e?!=?null)?{?//?existing?mapping?for?key
????????????????V?oldValue?=?e.value;if?(!onlyIfAbsent?||?oldValue?==?null)
????????????????????e.value?=?value;
????????????????afterNodeAccess(e);return?oldValue;
????????????}
????????}
????????++modCount;if?(++size?>?threshold)
????????????resize();
????????afterNodeInsertion(evict);return?null;
????}

這是jdk1.8中HashMap中put操作的主函數， 注意第6行代碼，如果沒有hash碰撞則會直接插入元素。

如果線程A和線程B同時進行put操作，剛好這兩條不同的數據hash值一樣，并且該位置數據為null，所以這線程A、B都會進入第6行代碼中。

假設一種情況，線程A進入后還未進行數據插入時掛起，而線程B正常執行，從而正常插入數據，然后線程A獲取CPU時間片，此時線程A不用再進行hash判斷了，問題出現：線程A會把線程B插入的數據給覆蓋，發生線程不安全。

總結

首先HashMap是線程不安全的，其主要體現：

在jdk1.7中，在多線程環境下，擴容時會造成環形鏈或數據丟失。

在jdk1.8中，在多線程環境下，會發生數據覆蓋的情況。

END

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的hashmap为什么线程不安全_面试官：你说 HashMap 线程不安全，它为啥不安全呢？...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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