常见面试题：为什么HashMap不是线程安全的呢？(JDK1.7和JDK1.8角度)（看完你就能和面试官笑谈人生了）
作者：互联网
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常见面试题：为什么HashMap不是线程安全的呢？(JDK1.7和JDK1.8角度)（看完你就能和面试官笑谈人生了）
为什么HashMap不是线程安全的呢？
我们在面试的时候，总是知道HashMap是线程不安全，如果你要保证线程安全的话就是用ConcurrentHashMap。但是我们好像从来没怎么没从HashMap的底层原理上去分析HashMap为什么不是线程安全的。
那现在就一起来分析一下，为什么HashMap不是线程安全的吧！！！
首先，先从整体上说一说HashMap吧。HashMap的线程不安全主要体现在会造成死循环、数据丢失、以及数据覆盖这些问题上。在JDK1.7中，主要是体现在死循环和数据丢失的情况；而在JDK1.8中，这种现象已经得到解决，但是在1.8中仍然会出现数据覆盖这样的问题。接下来，分别来分析它们为什么会造成这种情况呢。
（一）在 JDK1.7 中引发的线程不安全的原因：
JDK1.7 主要是在扩容的时候引发的线程不安全，主要发生在扩容函数中，即transfer函数。下面就是transfer函数的源代码：
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {
//（关键代码）
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;
} // while
}
}
开始分析之前，我们首先来回顾一下HashMap的扩容机制：
HashMap默认设定的装载因子loadFactor 为0.75，HashMap的大小为length，已经装载的元素数量为nums，当（nums / length）> loadFactor时，开始扩容。JDK1.7的HashMap的扩容操作，是重新定位每个桶的下标，并采用头插法将元素迁移到新的数组中。
先创建一个散列表HashMap：Map<Integer> map = new HashMap<Integer>(2);，装载因子默认0.75，当插入第二个元素时，会发生扩容。
我们先在map中放入6、8两个元素。
这时有两个线程都执行put操作，那么在此刻两个线程都对HashMap进行扩容，这时候就注意在上文的源码里注释为（关键代码）这一行：Entry<K,V> next = e.next;
假如两个线程分别为A、B两个线程。A线程在执行到关键代码这一行线程就被挂起，那么此刻A线程中：e = 6; next = 8;
接着B线程开始进行扩容，假设新的散列表中，节点6 和 节点8 还是会产生散列冲突，那么线程B的扩容过程为：
①先申请一个空间为旧散列表两倍大的空间
②将节点6 迁移至新散列表
③ 将节点8迁移至新的散列表
此时线程B的扩容已经完成，节点8的后继节点为节点6，节点6的后继节点为null。
此时，我们可以将新旧两个散列表做个对比：
回顾一下，线程A的当前状态：e = 6; next = 8;，处于挂起状态。接着A线程取消挂起状态，接着执行（关键代码）之后的代码：将e = 6;节点迁移至新的散列表，并将next = 8的节点赋值给e。扩容并迁移节点6后的状态，如下图所示：
于是第二次执行while循环时，当前待处理节点：e = 8;
在执行（关键代码）这一行时，由于线程B在扩容时将节点8的后继节点变为节点6，所以next不是为null，而是next = 6;
接着开始执行第三次while循环，由于节点6的后继节点为null，所以 next = null;，执行完第三次while循环的结果为：
循环结束。
从这个扩容函数transfer函数来看，可以看到扩容后的散列表中链表成环，如果这时候执行get()方法查询，就会导致死循环。并且HashMap在并发执行put操作时扩容，可能会导致结点丢失，会导致数据不准的情况。
（二）JDK 1.8 引发线程不安全的原因有：
其实在JDK1.8 中已经很好地解决了JDK1.7 中的问题了，如果再看JDK1.8 的源码，你就会发现JDK1.8中摒弃了transfer函数的，是直接在resize函数中完成数据的迁移，并且在JDK1.8 中插入元素时是使用的尾插法。但是，JDK1.8 会带来数据覆盖的线程不安全。
那为什么JDK1.8 会带来会出现数据覆盖的现象呢？可以来看一段JDK 1.8 中的put 操作代码：
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;
}
我们看上面的源代码，发现在第六行代码是判断是否会出现hash碰撞，假设此时有两个线程A，B都在利用该put函数进行put操作，并且利用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，由于时间片被耗尽而被挂起，而线程B此时得到cpu的时间片后，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，由于之前已经进行过了hash碰撞的判断，所以线程A此时并不会再去判断hash碰撞操作了，而是直接在该位置出进行插入，这就导致了线程B插入的数据被线程A覆盖了，从而导致线程不安全了。
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、B，这两个线程同时进行put操作时，假设当前HashMap的zise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、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。
总结：
HashMap的线程不安全主要是体现在下面两个方面：
① 在JDK1.7 中，当并发执行扩容操作时会造成环形链和数据丢失的情况；
② 在JDK1.8 中，在并发执行put操作的过程中，会出现数据覆盖的情况。
标签：面试题,hash,HashMap,JDK1.7,next,线程,key,null 来源： https://blog.csdn.net/qq_39350172/article/details/115050391