HashTable 同步方法和竞争条件答案

【问题标题】：HashTable synchronized methods and race conditionsHashTable 同步方法和竞争条件
【发布时间】：2018-08-21 13:03:05
【问题描述】：

我正在尝试在此处了解 Collections，并在 Race condition 找到了一篇文章

它指出以下代码可能导致竞争条件：

if (! hashtable.contains(key)) {
  hashtable.put(key, value);
}

我在一定程度上理解了那里的解释，但我怀疑由于HashTable的方法是同步的，线程1执行put()方法获取整个Hashtable的锁，其他线程2怎么可能？可以执行 containskey() 方法吗？这两个方法不是在哈希表锁上同步的吗？

【问题讨论】：

如果线程 1 已经在检查 IF 条件之后但在执行之前放置怎么办？在这种情况下，它不在任何同步中
“这两种方法不是在哈希表锁上同步的吗？”是的，但是在调用这两个方法之间会释放锁。

标签： java multithreading synchronization race-condition synchronized

【解决方案1】：

HashTable 上的同步是按方法进行的：仅在方法调用期间获取并持有锁。

这里的代码相当于：

boolean contains;
synchronized (hashtable) {
  contains = hashtable.contains(key);
}

if (!contains) {
  synchronized (hashtable) {
    hashtable.put(key, value);
  }
}

完全有可能另一个线程在这两个同步块之间交错，导致竞态条件。

值得注意的是，HashTable 已被有效弃用，仅出于遗留原因而保留。更现代的替代方案是Collections.synchronizedMap(new HashMap<>())（从同步的角度来看，其行为基本相同；see this question）或ConcurrentHashMap，它提供了原子更新映射的方法，例如

concurrentHashMap.putIfAbsent(key, value);

Java 8 映射确实提供了computeIfAbsent，但不保证是原子的，ConcurrentHashMap 除外。

【讨论】：

【解决方案2】：

怎么可能在thread1执行put()方法获取整个Hashtable的锁时，其他thread2可以执行containskey()方法？

这是不可能的。这里的问题与Hashtable 类本身无关，正如您所指出的，它是一个同步类，因此不会被破坏。竞争条件是线程 A 可能会测试一个不存在的键。但在它可以执行 put 之前，线程 B 测试仍然不存在的相同密钥。然后两个线程将相同的值放入表中，其中一个覆盖另一个。这就是比赛。

1   if (! hashtable.contains(key)) {
2       hashtable.put(key, value);
3   }

更完整地列举比赛：

Thread-A 调用 hashtable.contains("foo") 在第 1 行返回 false。
线程 B 运行，然后还调用 hashtable.contains("foo")，这也在第 1 行返回 false。
线程 A 在第 2 行调用 hashtable.put("foo", "bar")。
线程 B 在第 2 行调用 hashtable.put("foo", "baz")。

如果这种情况按此顺序发生（当然可以），那么 Thread-B 将覆盖 Thread-A 的 "foo" 值。 Hashtable 未损坏，但代码逻辑可能未预期覆盖。也可能发生 4 和 3 颠倒的情况，因此 Thread-A 将覆盖 Thread-B 的 "foo" 值。竞争条件的本质是无法预测线程运行顺序，为了确保正确的逻辑，您需要应用特定的锁定。

顺便说一句，Hashtable 是一个旧类，已被ConcurrentHashMap 取代。但是ConcurrentHashMap 仍然存在竞争条件，尽管出于这个原因它确实具有像concurrentMap.putIfAbsent(key, value) 这样的原子操作。见ConcurrentMap javadocs。

【讨论】：