HashMap在高并发下如果没有处理线程安全会有怎样的安全隐患，具体表现是什么

Posted 2020-11-03 西北野狼

Hashmap在并发环境下，可能出现的问题：
1、多线程put时可能会导致get无限循环，具体表现为CPU使用率100%；
原因：在向HashMap put元素时，会检查HashMap的容量是否足够，如果不足，则会新建一个比原来容量大两倍的Hash表，然后把数组从老的Hash表中迁移到新的Hash表中，迁移的过程就是一个rehash()的过程，多个线程同时操作就有可能会形成循环链表，所以在使用get()时，就会出现Infinite Loop的情况

// tranfer()片段
// 这是在resize()中调用的方法,resize()就是HashMap扩容的方法     
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
    Entry e = src[j];
    if (e != null) {
     src[j] = null;
     do {
     Entry next = e.next;  //假设线程1停留在这里就挂起了,线程2登场
     int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
     e.next = newTable[i];
     newTable[i] = e;
     e = next;
     } while (e != null);
   }
}

线程一：Thread1影响key1

线程二：Thread1影响key2

因为两条线程的影响，倒是出现循环的情况

出现问题的测试代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyThread extends Thread {
    /**
     * 类的静态变量是各个实例共享的，因此并发的执行此线程一直在操作这两个变量
     * 选择AtomicInteger避免可能的int++并发问题
     */
    private static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(0);
    //初始化一个table长度为1的哈希表
    private static HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>(1);
    //如果使用ConcurrentHashMap，不会出现类似的问题
//       private static ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<Integer, Integer>(1);

    public void run() {
        while (ai.get() < 100000) {  //不断自增
            map.put(ai.get(), ai.get());
            ai.incrementAndGet();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程即将结束");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyThread t0 = new MyThread();
        MyThread t1 = new MyThread();
        MyThread t2 = new MyThread();
        MyThread t3 = new MyThread();
        MyThread t4 = new MyThread();
        MyThread t5 = new MyThread();
        MyThread t6 = new MyThread();
        MyThread t7 = new MyThread();
        MyThread t8 = new MyThread();
        MyThread t9 = new MyThread();

        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        t5.start();
        t6.start();
        t7.start();
        t8.start();
        t9.start();

    }
}

2、多线程put时可能导致元素丢失
原因：当多个线程同时执行addEntry(hash,key ,value,i)时，如果产生哈希碰撞，导致两个线程得到同样的bucketIndex去存储，就可能会发生元素覆盖丢失的情况

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    //多个线程操作数组的同一个位置
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

建议：
使用Hashtable 类，Hashtable 是线程安全的；
使用并发包下的java.util.concurrent.ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap实现了更高级的线程安全；
或者使用synchronizedMap() 同步方法包装 HashMap object，得到线程安全的Map，并在此Map上进行操作。