面试官脑子有病系列：为什么 HashMap 是线程不安全的？

╰+攻爆jí腚メ 2024-04-25 08:36 30阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*  前言
 *  HashMap为啥线程不安全？
 *  HashMap线程不安全的根本原因
 *   *  put 方法中的非原子性操作
     *  扩容时的非原子性操作
 *  安全的HashMap
 *  总结

## 前言 ##

Hi，大家好，我是王二蛋。

我们在面试的时候，经常会被问到一些有的没的、看似高深但与日常工作关系不大的问题。也因此被大家调侃为“面试造火箭，工作拧螺丝”。

今天就来探讨一个在Java面试时经常被问到的一个问题：为什么 HashMap 是线程不安全的？

## HashMap为啥线程不安全？ ##

估计HashMap听到这个问题都会骂一句：

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HashMap 内心OS：我一个数据结构为啥要线程安全？

不过他既然喜欢问，咱就答给他看。

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对HashMap不了解的小伙伴，先简单了解一下：HashMap本身并不具备线程安全，如果在多线程的情况下没有采取同步措施，直接对其进行修改操作，就可能会引发线程安全问题。

接下来看看，到底是什么情况下会出现线程安全问题。

## HashMap线程不安全的根本原因 ##

HashMap 的不安全主要是内部的修改不是原子操作。主要涉及以下几个操作：

1.  put 方法中的非原子性操作。
2.  扩容时的非原子性操作。

### put 方法中的非原子性操作 ###

在 HashMap 的 put 方法中，会涉及到多个步骤，包括**计算键的哈希值、找到对应的桶、处理哈希冲突**等。这些步骤在没有外部同步的情况下不是原子的，所以在多线程并发时可能会出现问题。

假设有两个线程 A 和 B 同时尝试 put 同一个键到 HashMap 中：

1.  线程 A 计算了哈希值并找到了对应的桶。
2.  线程 B 在线程 A 还未完成 put 操作时，也计算了相同的哈希值并尝试修改同一个桶。
3.  如果线程 A 在线程 B 修改桶之后才完成 put 操作，那么线程 B 的修改可能会被线程 A 的操作覆盖，从而导致数据丢失。

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### 扩容时的非原子性操作 ###

当 HashMap 中的元素数量超过阈值时，会触发扩容操作。扩容涉及到以下几个步骤：

1.  创建一个新的数组。
2.  重新计算所有键的哈希值。
3.  将原数组中的元素迁移到新数组中。

这个过程也是非原子的，所以在多线程并发时也可能会出现问题。

假设有两个线程 A 和 B：

*  线程 A 检测到 HashMap 需要扩容，并开始创建新的数组。
 *  线程 B 在线程 A 完成扩容之前，向 HashMap 中添加了一个新的元素。
 *  线程 A 完成扩容后，可能没有考虑到线程 B 添加的新元素，从而导致数据丢失。

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## 安全的HashMap ##

尽管HashMap存在线程安全问题，但在非并发修改的场景中，它依然是性能最优的键值对存储选择。

当然，如果确保线程安全，我们有其他选项。比如使用ConcurrentHashMap或通过Collections.synchronizedMap将普通HashMap转化为线程安全的Map。

## 总结 ##

HashMap开发时使用率是非常高的，面试官问这个问题主要是考察对数据结构理解、对线程安全的掌握以及有没有高并发项目的经验。所以，在平时的工作中要多思考、多观察，做到知其然知其所以然。

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