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咱们都晓得HashMap是线程不平安的,在多线程环境中不倡议应用,然而其线程不平安次要体现在什么中央呢,本文将对该问题进行解密。
1.jdk1.7中的HashMap
在jdk1.8中对HashMap做了很多优化,这里先剖析在jdk1.7中的问题,置信大家都晓得在jdk1.7多线程环境下HashMap容易呈现死循环,这里咱们先用代码来模仿呈现死循环的状况:
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(); } }}
上述代码比较简单,就是开多个线程一直进行put操作,并且HashMap与AtomicInteger都是全局共享的。在多运行几次该代码后,呈现如下死循环情景:
其中有几次还会呈现数组越界的状况:
这里咱们着重剖析为什么会呈现死循环的状况,通过jps和jstack命名查看死循环状况,后果如下:
从堆栈信息中能够看到呈现死循环的地位,通过该信息可明确晓得死循环产生在HashMap的扩容函数中,本源在transfer函数中,jdk1.7中HashMap的transfer函数如下:
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = newTable.length; for (Entry<K, V> e : table) { while (null != e) { Entry<K, V> next = e.next; if (rehash) { e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key); } int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } }}
总结下该函数的次要作用:
在对table进行扩容到newTable后,须要将原来数据转移到newTable中,留神10-12行代码,这里能够看出在转移元素的过程中,应用的是头插法,也就是链表的程序会翻转,这里也是造成死循环的关键点。
上面进行详细分析。
1.1 扩容造成死循环剖析过程
前提条件:
这里假如
- hash算法为简略的用key mod链表的大小。
- 最开始hash表size=2,key=3,7,5,则都在table[1]中。
- 而后进行resize,使size变成4。
未resize前的数据结构如下:
如果在单线程环境下,最初的后果如下:
这里的转移过程,不再进行详述,只有了解transfer函数在做什么,其转移过程以及如何对链表进行反转应该不难。
而后在多线程环境下,假如有两个线程A和B都在进行put操作。线程A在执行到transfer函数中第11行代码处挂起,因为该函数在这里剖析的位置十分重要,因而再次贴出来。
此时线程A中运行后果如下:
线程A挂起后,此时线程B失常执行,并实现resize操作,后果如下:
这里须要特地留神的点:因为线程B曾经执行结束,依据Java内存模型,当初newTable和table中的Entry都是主存中最新值:7.next=3,3.next=null。
此时切换到线程A上,在线程A挂起时内存中值如下:e=3,next=7,newTable[3]=null,代码执行过程如下:
newTable[3]=e ----> newTable[3]=3e=next ----> e=7
此时后果如下:
持续循环:
e=7next=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]=7e=next ----> e=3
后果如下:
再次进行循环:
e=3next=e.next ----> next=nulle.next=newTable[3] ----> e.next=7 即3.next=7newTable[3]=e ----> newTable[3]=3e=next ----> e=null
留神此次循环:e.next=7,而在上次循环中7.next=3,呈现环形链表,并且此时e=null循环完结。
后果如下:
在后续操作中只有波及轮询hashmap的数据结构,就会在这里产生死循环,造成喜剧。
1.2 扩容造成数据失落剖析过程
遵循上述剖析过程,初始时:
线程A和线程B进行put操作,同样线程A挂起:
此时线程A的运行后果如下:
此时线程B已取得CPU工夫片,并实现resize操作:
同样留神因为线程B执行实现,newTable和table都为最新值:5.next=null。
此时切换到线程A,在线程A挂起时:e=7,next=5,newTable[3]=null。
执行newtable[i]=e,就将7放在了table[3]的地位,此时next=5。接着进行下一次循环:
e=5next=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]=5e=next ----> e=null
将5搁置在table[1]地位,此时e=null循环完结,3元素失落,并造成环形链表。并在后续操作hashmap时造成死循环。
2.jdk1.8中HashMap
在jdk1.8中对HashMap进行了优化,在产生hash碰撞,不再采纳头插法形式,而是直接插入链表尾部,因而不会呈现环形链表的状况,然而在多线程的状况下依然不平安,这里咱们看jdk1.8中HashMap的put操作源码:
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 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;}
这是jdk1.8中HashMap中put操作的主函数, 留神第6行代码,如果没有hash碰撞则会直接插入元素。如果线程A和线程B同时进行put操作,刚好这两条不同的数据hash值一样,并且该地位数据为null,所以这线程A、B都会进入第6行代码中。
假如一种状况,线程A进入后还未进行数据插入时挂起,而线程B失常执行,从而失常插入数据,而后线程A获取CPU工夫片,此时线程A不必再进行hash判断了,问题呈现:线程A会把线程B插入的数据给笼罩,产生线程不平安。
总结
首先HashMap是线程不平安的,其次要体现:
- 在jdk1.7中,在多线程环境下,扩容时会造成环形链或数据失落。
- 在jdk1.8中,在多线程环境下,会产生数据笼罩的状况。