本文首要总结HashMap在并发环境下存在的一些问题

并发问题

[JDK8]put的时候导致的多线程数据不一致

具体如下： 比方有两个线程A和B,首要A期望刺进一个key-valu对到HashMap中,首要计算记载所要落到的 hash桶的索引坐标,然后获取到该桶里边的链表头结点,此刻线程A的时刻片用完了

而此刻线程B被调度得以履行,和线程A相同履行,只不过线程B成功将记载插到了桶里边,假定线程A刺进的记载计算出来的 hash桶索引和线程B要刺进的记载计算出来的 hash桶索引是相同的,那么当线程B成功刺进之后,线程A再次被调度运转时,它依然持有过期的链表头但是它对此一窍不通

以至于它认为它应该这样做,如此一来就掩盖了线程B刺进的记载,这样线程B刺进的记载就凭空消失了,构成了数据不一致的行为。
put具体代码如下

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // 假如没有hash磕碰则直接刺进元素
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> 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<K,V>)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;
    }

[JDK7] resize而引起死循环

死循环代码如下

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<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
    @Override
    public void run() {
        while (ai.get() < 1000000) {
            map.put(ai.get(), ai.get());
            ai.incrementAndGet();
        }
    }
}

上述代码比较简略，便是开多个线程不断进行put操作，并且HashMap与AtomicInteger都是大局同享的。在多运转几回该代码后，呈现如下死循环景象：

其中有几回还会呈现数组越界的状况：

这儿咱们侧重剖析为什么会呈现死循环的状况，经过jps和jstack命名查看死循环状况，成果如下：

从堆栈信息中可以看到呈现死循环的方位，经过该信息可明确知道死循环产生在HashMap的扩容函数中，本源在transfer函数中，jdk1.7中HashMap的transfer函数如下：

 1    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
 2         int newCapacity = newTable.length;
 3         for (Entry<K,V> e : table) {
 4             while(null != e) {
 5                 Entry<K,V> next = e.next;
 6                 if (rehash) {
 7                     e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
 8                 }
 9                 int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
10                 e.next = newTable[i];
11                 newTable[i] = e;
12                 e = next;
13             }
14         }
15     }

总结下该函数的首要作用：

在对table进行扩容到newTable后，需要将原来数据搬运到newTable中，留意10-12行代码，这儿可以看出在搬运元素的进程中，运用的是头插法，也便是链表的次序会翻转，这儿也是构成死循环的关键点。下面进行详细剖析。

1.1 扩容构成死循环剖析进程

前提条件：

这儿假定

#1.hash算法为简略的用keymod链表的大小。

#2.最开端hash表size=2，key=3,7,5，则都在table[1]中。

#3.然后进行resize，使size变成4。

未resize前的数据结构如下：

假如在单线程环境下，最终的成果如下：

这儿的搬运进程，不再进行详述，只要理解transfer函数在做什么，其搬运进程以及如何对链表进行反转应该不难。

然后在多线程环境下，假定有两个线程A和B都在进行put操作。线程A在履行到transfer函数中第11行代码处挂起，因为该函数在这儿剖析的位置非常重要，因此再次贴出来。

此刻线程A中运转成果如下：

线程A挂起后，此刻线程B正常履行，并完结resize操作，成果如下：

这儿需要特别留意的点：因为线程B已经履行完毕，依据Java内存模型，现在newTable和table中的Entry都是主存中最新值：7.next=3，3.next=null。

此刻切换到线程A上，在线程A挂起时内存中值如下：e=3，next=7，newTable[3]=null，代码履行进程如下：

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

此刻成果如下：

继续循环：

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

成果如下：

再次进行循环：

e=3
next=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

留意此次循环：e.next=7，而在上次循环中7.next=3，呈现环形链表，并且此刻e=null循环完毕。

成果如下：

在后续操作中只要触及轮询hashmap的数据结构，就会在这儿产生死循环，构成悲剧。

1.2 扩容构成数据丢掉剖析进程

遵照上述剖析进程，初始时：

线程A和线程B进行put操作，相同线程A挂起：

此刻线程A的运转成果如下：

此刻线程B已获得CPU时刻片，并完结resize操作：

相同留意因为线程B履行完结，newTable和table都为最新值：5.next=null。

此刻切换到线程A，在线程A挂起时：e=7，next=5，newTable[3]=null。

履行newtable[i]=e，就将7放在了table[3] 的方位，此刻next=5。接着进行下一次循环：

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

将5放置在table[1]方位，此刻e=null循环完毕，3元素丢掉，并构成环形链表。并在后续操作hashmap时构成死循环。

总结如下

首要HashMap是线程不安全的，其首要表现：

• 在jdk1.7中，在多线程环境下，扩容时会构成环形链或数据丢掉。
• 在jdk1.8中，在多线程环境下，会产生数据掩盖的状况。