HashMap為什么線程不安全(hash碰撞與擴容導致)

    一直以來都知道HashMap是線程不安全的，但是到底為什么線程不安全，在多線程操作情況下什么時候線程不安全？

讓我們先來了解一下HashMap的底層存儲結構，HashMap底層是一個Entry數組，一旦發生Hash沖突的的時候，HashMap采用拉鏈法解決碰撞沖突，Entry內部的變量：

final Object key;  
Object value;  
Entry next;  
int hash; 

 

        通過Entry內部的next變量可以知道使用的是鏈表，這時候我們可以知道，如果多個線程，在某一時刻同時操作HashMap並執行put操作，而有大於兩個key的hash值相同，如圖中a1、a2，這個時候需要解決碰撞沖突，而解決沖突的辦法上面已經說過，對於鏈表的結構在這里不再贅述，暫且不討論是從鏈表頭部插入還是從尾部初入，這個時候兩個線程如果恰好都取到了對應位置的頭結點e1，而最終的結果可想而知，a1、a2兩個數據中勢必會有一個會丟失，如圖所示：

 

再來看下put方法

 

 

    public Object put(Object obj, Object obj1)  
        {  
            if(table == EMPTY_TABLE)  
                inflateTable(threshold);  
            if(obj == null)  
                return putForNullKey(obj1);  
            int i = hash(obj);  
            int j = indexFor(i, table.length);  
            for(Entry entry = table[j]; entry != null; entry = entry.next)  
            {  
                Object obj2;  
                if(entry.hash == i && ((obj2 = entry.key) == obj || obj.equals(obj2)))  
                {  
                    Object obj3 = entry.value;  
                    entry.value = obj1;  
                    entry.recordAccess(this);  
                    return obj3;  
                }  
            }  
      
            modCount++;  
            addEntry(i, obj, obj1, j);  
            return null;  
        }  

 

put方法不是同步的，同時調用了addEntry方法：

 

void addEntry(int i, Object obj, Object obj1, int j)  
    {  
        if(size >= threshold && null != table[j])  
        {  
            resize(2 * table.length);  
            i = null == obj ? 0 : hash(obj);  
            j = indexFor(i, table.length);  
        }  
        createEntry(i, obj, obj1, j);  
    } 

 

addEntry方法依然不是同步的，所以導致了線程不安全出現傷處問題，其他類似操作不再說明，源碼一看便知，下面主要說一下另一個非常重要的知識點，同樣也是HashMap非線程安全的原因，我們知道在HashMap存在擴容的情況，對應的方法為HashMap中的resize方法：

 

void resize(int i)  
    {  
        Entry aentry[] = table;  
        int j = aentry.length;  
        if(j == 1073741824)  
        {  
            threshold = 2147483647;  
            return;  
        } else  
        {  
            Entry aentry1[] = new Entry[i];  
            transfer(aentry1, initHashSeedAsNeeded(i));  
            table = aentry1;  
            threshold = (int)Math.min((float)i * loadFactor, 1.073742E+009F);  
            return;  
        }  
    }

 

         可以看到擴容方法也不是同步的，通過代碼我們知道在擴容過程中，會新生成一個新的容量的數組，然后對原數組的所有鍵值對重新進行計算和寫入新的數組，之后指向新生成的數組。

 

        當多個線程同時檢測到總數量超過門限值的時候就會同時調用resize操作，各自生成新的數組並rehash后賦給該map底層的數組table，結果最終只有最后一個線程生成的新數組被賦給table變量，其他線程的均會丟失。而且當某些線程已經完成賦值而其他線程剛開始的時候，就會用已經被賦值的table作為原始數組，這樣也會有問題。