hashMap线程不安全

jdk1.7中的hashMap在多线程环境下容易出现死循环，主要原因是由于在扩容后，需要将原来的数据转移到新表中使用的是头插法，会是链表翻转；

    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;
            }
        }
    }

　　分析图解：

　　　　1：为了方便计算，假设hash算法为key mod链表长度；

　　　　2：初始时数组长度2，key = 3, 7, 5 初始在表table[1]节点；

　　　　3：然后resize后，hash数组长度为4

 

如果不发生异常，正常结果为：

 

然后模拟多线程异常情况：

1：假设线程A在某处挂起

    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];
                //线程A在此处挂起
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

　　

当A挂起后，线程B正常执行完

 

由于线程B已经执行完毕，根据Java内存模型，现在newTable和table中的Entry都是主存中最新值：7.next=3，3.next=null。

此时切换回线程A上，在线程A挂起时继续执行

                            newTable[i]=e ----> newTable[3]=3
                            e=next ----> e=7

继续下一次循环，e=7

 

next=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]=7
e=next ----> e=3

 

 

 

 

 

e不为空继续下一次循环 e=3
next=e.next ----> next=null
e.next=newTable[3] ----> e.next=7 即：3.next=7
newTable[3]=e ----> newTable[3]=3
e=next ----> e=null

 

此次循环后3.next = 7 但上一步 7.next =3 行成环行链表

 

 

 在后续操作中只要涉及轮询hashmap的数据结构，就会在这里发生死循环

其次，1.7中扩容还会出现数据丢失

模拟另外一种情况

 

同样线程A在固定位置挂起

 

 

 线程B完成扩容

 

 

 同样注意由于线程B执行完成，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]的位置，此时next=5。接着进行下一次循环：

    e=5
   next=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]=5
   e=next ----> e=null

将5放置在table[1]位置，此时e=null循环结束，3元素丢失，并形成环形链表。并在后续操作hashmap时造成死循环。

 

 

 

 

 在jdk1.8中对HashMap进行了优化，在发生hash碰撞，不再采用头插法方式，而是直接插入链表尾部，因此不会出现环形链表的情况，但是在多线程的情况下仍然不安全

 多线程在put元素时

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;
　　　　　　//没有hash碰撞时，后续值直接覆盖
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) 
            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;
    }

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，并且该位置数据为null，所以这线程A、B都会进入第6行代码中。

假设一种情况，线程A进入后还未进行数据插入时挂起，而线程B正常执行，从而正常插入数据，然后线程A获取CPU时间片，此时线程A不用再进行hash判断了，

问题出现：线程A会把线程B插入的数据给覆盖，发生线程不安全。