HashMap为什么是线程不安全的？
原创
Java的HashMap是非线程安全的。多线程下应该用ConcurrentHashMap。
多线程下[HashMap]的问题（这里主要说死循环问题）：
- 多线程put操作后，get操作导致死循环。
- 多线程put非NULL元素后，get操作得到NULL值。
- 多线程put操作，导致元素丢失。
1、为何出现死循环？（在多线程下使用非线程安全的HashMap，单线程根本不会出现）
- HashMap是采用链表解决Hash冲突，因为是链表结构，那么就很容易形成闭合的链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。
- 在单线程情况下，只有一个线程对HashMap的数据结构进行操作，是不可能产生闭合的回路的。
- 那就只有在多线程并发的情况下才会出现这种情况，那就是在put操作的时候，如果
size>initialCapacity*loadFactor，那么这时候HashMap就会进行rehash操作，随之HashMap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了rehash操作，产生了闭合的回路。
2、如何产生的：
存储数据put()：
?public?V?put(K?key,?V?value)
?{
??......
??//算Hash值
??int?hash?=?hash(key.hashCode());
??int?i?=?indexFor(hash,?table.length);
??//如果该key已被插入，则替换掉旧的value?（链接操作）
??for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{
???Object?k;
???if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))?{
????V?oldValue?=?e.value;
????e.value?=?value;
????e.recordAccess(this);
????return?oldValue;
???}
??}
??modCount++;
??//该key不存在，需要增加一个结点
??addEntry(hash,?key,?value,?i);
??return?null;
?}当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。
如果这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的元素放在链头，而先前加入的放在链尾。
检查容量是否超标addEntry：
?void?addEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)
?{
??Entry?e?=?table[bucketIndex];
??table[bucketIndex]?=?new?Entry(hash,?key,?value,?e);
??//查看当前的size是否超过了我们设定的阈值threshold，如果超过，需要resize
??if?(size++?>=?threshold)
???resize(2?*?table.length);
?}如果现在size已经超过了threshold，那么就要进行resize操作,新建一个更大尺寸的hash表，然后把数据从老的Hash表中迁移到新的Hash表中。
调整Hash表大小resize：
?void?resize(int?newCapacity)
?{
??Entry[]?oldTable?=?table;
??int?oldCapacity?=?oldTable.length;
??......
??//创建一个新的Hash?Table
??Entry[]?newTable?=?new?Entry[newCapacity];
??//将Old?Hash?Table上的数据迁移到New?Hash?Table上
??transfer(newTable);
??table?=?newTable;
??threshold?=?(int)(newCapacity?*?loadFactor);
?}当table[]数组容量较小，容易产生哈希碰撞，所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。
一般来说，Hash表这个容器当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，需要增大Hash表的尺寸，这个过程称为resize。
多个线程同时往HashMap添加新元素时，多次resize会有一定概率出现死循环，因为每次resize需要把旧的数据映射到新的哈希表，这一部分代码在HashMap#transfer()?方法，如下：
?void?transfer(Entry[]?newTable)
?{
??Entry[]?src?=?table;
??int?newCapacity?=?newTable.length;
??//下面这段代码的意思是：
??//??从OldTable里摘一个元素出来，然后放到NewTable中
??for?(int?j?=?0;?j?<?src.length;?j++)?{
???Entry?e?=?src[j];
???if?(e?!=?null)?{
????src[j]?=?null;
????do?{
?????Entry?next?=?e.next;//取出第一个元素
?????int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
?????e.next?=?newTable[i];
?????newTable[i]?=?e;
?????e?=?next;
????}?while?(e?!=?null);
???}
??}
?}标红代码是导致多线程使用hashmap出现CUP使用率骤增，出现死循环，从而多个线程阻塞的罪魁祸首。另外推荐：Java进阶视频资源
3、图解HashMap死循环：
正常的ReHash的过程（单线程）：假设了我们的hash算法就是简单的用key mod 一下表的大小（也就是数组的长度）。
最上面的是old hash 表，其中的Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5，在mod 2以后都冲突在table[1]这里了。接下来的三个步骤是Hash表 resize成4，然后所有的?重新rehash的过程。
并发下的Rehash（多线程）
1）假设我们有两个线程。
?do?{
??Entry?next?=?e.next;?//?<--假设线程一执行到这里就被调度挂起了，执行其他操作
??int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
??e.next?=?newTable[i];
??newTable[i]?=?e;
??e?=?next;
?}?while?(e?!=?null);而我们的线程二执行完成了。于是我们有下面的这个样子：
注意，因为Thread1的 e 指向了key(3)，而next指向了key(7)，其在线程二rehash后，指向了线程二重组后的链表。我们可以看到链表的顺序被反转后。在这里线程一变成了操作经过线程二操作后的HashMap。
2）线程一被调度回来执行。
- 先是执行?
newTalbe[i] = e; - 然后是
e = next，导致了e指向了key(7)， - 而下一次循环的
next = e.next导致了next指向了key(3)。
3）一切安好。
线程一接着工作。把key(7)摘下来，放到newTable[i]的第一个，然后把e和next往下移。这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，而先前加入的放在链尾。
4）环形链接出现。
e.next = newTable[i]?导致 ?key(3).next?指向了?key(7)。
注意：此时的
key(7).next?已经指向了key(3)， 环形链表就这样出现了。
于是，当我们的线程一调用到，HashTable.get(11)时，悲剧就出现了——Infinite Loop。
这里介绍了在多线程下为什么HashMap会出现死循环，不过在真实的生产环境下，不会使用线程不安全的HashMap的。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。