HashMap纠错

阳光穿透心脏的1/2处 2024-04-17 06:30 50阅读 0赞

hashMap 相信大家都很熟，数据结构，1.7和1.8的变化啥的我们这篇文章也不去聊它，网上有海量的优秀文章，我们就不去做搬运工了。下面这张图，是我几年前学习时候，收藏的某个大牛写的hashMap文章中的一段。

1.7版本的hashMap在多线程情况下会出现死锁（不了解的同学可以google下），1.8的hashMap因为resize方式的变化已经不会出现死循环了。 这个时候图片中说到，多线程情况下还是推荐使用ConcurrentHashMap，但是它讲述的原因是“无法保证上一秒put的值，下一秒还是原来的值”。

我仔细回味了好几遍这句话，好像ConcurrentHashMap也是做不到的啊，甚至HashTable也是做不到的啊，如果要做的话那需要加锁保证put 和 get 是同一个原子操作啊！

我已经在很多地方看到，讲述在1.8为什么要使用ConcurrentHashMap的时候，有类似上文的描述了。本文写作hashMap纠错，因为1.8下，HashMap是有很多线程不安全的原因的。图中原因的背后，其实是对线程安全和java内存模型在hashMap环境下理解不够深入。

首先，什么是线程安全呢？

**当多个线程访问某个类时，这个类始终都能表现出正确的行为，那么就称这个类时线程安全的。**

**举个例子**

synchronized (this) { i++;}复制代码

比如如上的代码，如果分别在两个线程中去执行，首先它肯定是线程安全的，但是，你从一个线程中get出来的结果，它就是不一定和你当时刚执行完加操作后的结果是一样的。这个和我们上面说的是一样的，线程安全，并不是用来保证，你取出来的值还是你存的值。

然后，我们开始讲述下HashMap 在1.8下线程不安全的原因，分四个部分。

第一个部分，不详细说部分：

诸如没有加锁的++size，++modcount等。

第二个部分，非原子操作产生的链节点丢失

如下图所示，两个线程同时执行put，两个的key值都hash到同一个桶上，初始状态下，两个线程判断a节点的下一个节点都是null，所以，直接新增节点。此时

线程1:a.next = b
    线程2:a.next = c复制代码

线程1的结果被线程2覆盖。

第三个部分，内存可见性问题导致的链表问题

HashMap其实也存在可见性问题导致的并发安全的问题，但是，**绝大部分的可见性问题都被非原子操作掩盖**。

还是场景的场景：

i++;复制代码

如果多线程执行上述代码，有两种情况会产生问题。

Thread1: read i
    Thread2: read i
    Thread1: i+1;
    Thread2: i+1;复制代码

另一种情况：

Thread1: read i
    Thread1: i+1; (未写回主内存)
    Thread2: read i
    Thread2: i+1;复制代码

HashMap涉及链表操作时，其实除了上面第二种情况，也会因为内存可见性问题，产生相关的并发问题。因为有些情况下可见性问题会被非原子操作掩盖（你没有办法确定时非原子操作造成，还是可见性造成），我们可以通过下面的代码，证明内存可见性在链表操作时候的问题。

class ThreadDemo1 implements Runnable {
    
        static class Node{
            Node next;
            int a;
        }
    
        private Node node = new Node();
    
        public Node getNode() {
            return node;
        }
    
        public void setNode(Node node) {
            this.node = node;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(200);
                node.next =new Node();
            } catch (Exception e) {
            }
            System.out.println("其他线程node.next !=null");
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            ThreadDemo1 td = new ThreadDemo1();
            new Thread(td).start();
    
            while (true) {
                //现在唯一的问题是如果下面是1。那么永远读取不到改变，但是如果是0，会读取到改变
                if (td.getNode().next!=null) {
                    System.out.println("主线程node.next = null");
                    //break;
                }
            }
        }
    }
    
    复制代码

代码里通过一个线程给链表新增节点。主线程去判断节点是否有后继节点。运行代码可以发现，主线程永远都不回读取到有后续节点的情况。

运行结果就不上图了，动手看看印象才会更深。从示例代码延伸开来可以发现，在多线程操作HashMap的时候，也会因为可见性导致节点丢失等问题。

补充一点：如果你把示例代码中td.getNode.next!=null 改成td.getNode.next==null 那么主线程将能够读取到线程的修改。 这个应该与java编译方式有关系。

第四部分,说不完的部分

红黑树在多线程环境下，可能产生自旋，这个再写下去，就天亮了。

升华下，这篇文章尽可能的没有重复讲述HashMap中大家众所周知的知识点，在很多地方也没有去做详细的示例，是希望本文可以引发大家更多的思考，从日常学习工作中，常见的场景中，去引发更多的思考。希望本文能给大家收获。

转载于:https://juejin.im/post/5d580cdae51d45620c1c53b4