• 1.jdk1.7中的HashMap
• 1.1 擴容造成死循環(huán)分析過程
• 1.2 擴容造成數(shù)據(jù)丟失分析過程
• 2.jdk1.8中HashMap
• 總結(jié)

前言：我們都知道HashMap是線程不安全的，在多線程環(huán)境中不建議使用,，但是其線程不安全主要體現(xiàn)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(yōu)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(huán)境下HashMap容易出現(xiàn)死循環(huán),，這里我們先用代碼來模擬出現(xiàn)死循環(huán)的情況：

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(xiàn)如下死循環(huán)情形：

其中有幾次還會出現(xiàn)數(shù)組越界的情況：

這里我們著重分析為什么會出現(xiàn)死循環(huán)的情況,，通過jps和jstack命名查看死循環(huán)情況,，結(jié)果如下：

從堆棧信息中可以看到出現(xiàn)死循環(huán)的位置，通過該信息可明確知道死循環(huán)發(fā)生在HashMap的擴容函數(shù)中,，根源在transfer函數(shù)中,，jdk1.7中HashMap的transfer函數(shù)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     }

總結(jié)下該函數(shù)的主要作用：

在對table進行擴容到newTable后，需要將原來數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到newTable中,，注意10-12行代碼,，這里可以看出在轉(zhuǎn)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(zhuǎn),，這里也是形成死循環(huán)的關(guān)鍵點。下面進行詳細分析,。

1.1 擴容造成死循環(huán)分析過程

前提條件：

這里假設(shè)

#1.hash算法為簡單的用key mod鏈表的大小,。

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

#3.然后進行resize，使size變成4,。

未resize前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

如果在單線程環(huán)境下,，最后的結(jié)果如下：

這里的轉(zhuǎn)移過程，不再進行詳述,，只要理解transfer函數(shù)在做什么,，其轉(zhuǎn)移過程以及如何對鏈表進行反轉(zhuǎn)應(yīng)該不難。

然后在多線程環(huán)境下,，假設(shè)有兩個線程A和B都在進行put操作,。線程A在執(zhí)行到transfer函數(shù)中第11行代碼處掛起，因為該函數(shù)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(jié)果如下：

線程A掛起后，此時線程B正常執(zhí)行,，并完成resize操作,，結(jié)果如下：

這里需要特別注意的點：由于線程B已經(jīng)執(zhí)行完畢,，根據(jù)Java內(nèi)存模型，現(xiàn)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(nèi)存中值如下：e=3,，next=7,，newTable[3]=null，代碼執(zhí)行過程如下：

此時結(jié)果如下：

繼續(xù)循環(huán)：

e=7
next=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(jié)果如下：

再次進行循環(huán)：

注意此次循環(huán)：e.next=7,，而在上次循環(huán)中7.next=3,，出現(xiàn)環(huán)形鏈表，并且此時e=null循環(huán)結(jié)束,。

結(jié)果如下：

在后續(xù)操作中只要涉及輪詢hashmap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，就會在這里發(fā)生死循環(huán)，造成悲劇,。

1.2 擴容造成數(shù)據(jù)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(jié)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(zhí)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(zhí)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(huán)：

e=5
next=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(huán)結(jié)束，3元素丟失,，并形成環(huán)形鏈表,。并在后續(xù)操作hashmap時造成死循環(huán)。

2.jdk1.8中HashMap

在jdk1.8中對HashMap進行了優(yōu)化,，在發(fā)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(xiàn)環(huán)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：

這是jdk1.8中HashMap中put操作的主函數(shù)， 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(shù)據(jù)hash值一樣,，并且該位置數(shù)據(jù)為null,，所以這線程A、B都會進入第6行代碼中,。假設(shè)一種情況,，線程A進入后還未進行數(shù)據(jù)插入時掛起，而線程B正常執(zhí)行,，從而正常插入數(shù)據(jù),，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(xiàn)：線程A會把線程B插入的數(shù)據(jù)給覆蓋,，發(fā)生線程不安全。

這里只是簡要分析下jdk1.8中HashMap出現(xiàn)的線程不安全問題的體現(xiàn),，后續(xù)將會對java的集合框架進行總結(jié),，到時再進行具體分析。

總結(jié)

首先HashMap是線程不安全的,，其主要體現(xiàn)：

#1.在jdk1.7中,，在多線程環(huán)境下，擴容時會造成環(huán)形鏈或數(shù)據(jù)丟失,。

#2.在jdk1.8中,，在多線程環(huán)境下，會發(fā)生數(shù)據(jù)覆蓋的情況,。