【JDK 源码分析】HashMap 线程安全问题分析

简介: 【1月更文挑战第27天】【JDK 源码分析】HashMap 线程安全问题分析

JDK 1.8采用尾插法解决了JDK 1.7(出现Hash冲突采用的头插法)中的并发扩容导致的循环链表问题。

JDK 1.8下的HashMap并发问题主要是由于多线程put时,Hash桶头节点元素值被覆盖的问题

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) // 如果没有hash碰撞则直接插入元素
        // 当多个线程进入这里时,会有并发问题导致修改时,可能能会覆盖其他线程的修改:
        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;
    // 多线程情况下变量不安全:
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

调用putVal方法时,会判断是否出现hash碰撞,假设两个线程A线程B都在进行put操作,并且hash函数计算出的插入下标是相同的,当线程A执行完第六行代码后由于时间片耗尽导致被挂起,而线程B得到时间片后在该下标处插入了元素,完成了正常的插入。然后线程A获得时间片,由于之前已经进行了hash碰撞的判断,所有此时不会再进行判断,而是直接进行插入,这就导致了线程B插入的数据被线程A覆盖了,从而线程不安全。

除此之前,还有就是代码的第38行处有个++size,我们这样想,还是线程A线程B,这两个线程同时进行put操作时,假设当前HashMapzise大小为10,当线程A执行到第38行代码时,从主内存中获得size的值为10后准备进行+1操作,但是由于时间片耗尽只好让出CPU线程B快乐的拿到CPU还是从主内存中拿到size的值10进行+1操作,完成了put操作并将size=11写回主内存,然后线程A再次拿到CPU并继续执行(此时size的值仍为10),当执行完put操作后,还是将size=11写回内存,此时,线程A线程B都执行了一次put操作,但是size的值只增加了1,所有说还是由于数据覆盖又导致了线程不安全。

  • Hashtablesynchronized关键字保证线程安全
  • 强化HashMap

使用Collections工具类的synchronizedMap方法,将HashMap改造为一个线程安全的Map

Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
    return new SynchronizedMap<>(m);
}

这个方法的实现原理是对HashMap原来的方法进一步包装,多了synchronized关键字,和Hashtable原理一样。

  • ConcurrentHashMap并发安全的集合
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