为什么 HashMap 在多个线程中是不安全的？ [关闭]

Question

我有seen something，它解释了 HashMap 在多线程中不安全的原因。

它说，当做resize时，链表中的整个对象序列被颠倒了，并给出了例子：

例如，假设有 3 个具有相同哈希码的键，因此存储在存储桶内的链表中[以下格式为 object_value(current_address, next_address)]
初始结构：1(100, 200) --> 2(200, 300) --> 3(300, null)
通过 thread-1 调整大小后：3(300, 200) --> 2(200, 100) --> 1(100, null)
当线程 2 开始调整大小时，它再次从第一个元素开始，将其放在头部：
1(100, 300) --> 3(300, 200) --> 2(200, 100) ==> 成为下一次插入的无限循环，线程在这里挂起。

我对这个例子很困惑，

初始结构：1 -> 2 -> 3

线程1：3->2->1

线程 2：1 -> 3 ->2 为什么？

谁能帮我分析这个例子或展示一个更详细的例子？谢谢。

Answer 1

我不清楚你在问什么。

你有兴趣知道为什么 HashMap 不是线程安全的吗？或者您只是想知道调整大小期间“反转”效果的原因（这是线程不安全的原因之一）？

对于后一个问题（这是您在问题中明确提出的问题），原因如下：

通过查看 HashMap 的源代码，有一个transfer() 方法负责将条目从旧表移动到新表：

void transfer(Entry[] newTable) {
    Entry[] src = table;
    int newCapacity = newTable.length;
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        Entry<K,V> e = src[j];
        if (e != null) {
            src[j] = null;
            do {
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
}

反面是上述逻辑的副作用（更接近 do-while 循环，应该不难理解）。

如果你问他们为什么要颠倒顺序，那么你最好问问作者。但是我可以告诉你，他们并不是有意“颠倒”顺序。由于HashMap对迭代的顺序没有保证，实现不需要维护任何顺序。只要结果正确，实现者就可以选择最简单、最快的方式来实现调整大小的逻辑。当前的逻辑是他们的选择。

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更新：如果您只想了解非线程安全的情况，还有其他更明显的情况。

例如，在 Map 中添加条目时，逻辑是这样的：首先计算要放置条目的索引，将其添加到表中的该索引，如果表“已满”，则进行调整大小。

可能有这样一种情况，线程一试图添加一个条目，原来的表大小是100，然后哈希码是101，然后发现索引是1。

这时候，另一个线程进来，在表中添加一个条目，发现表是“满的”，然后它做resize。新表的大小现在是 200。

那么此时线程1进入到实际将表项放入表并尝试放入索引1的步骤。但是，对于大小为200的新表，正确放入的索引应该是101而不是1.

结果是地图处于损坏状态。

还有更多不同的线程不安全示例。

---

对于您提到的给定示例。这是一个关于它如何导致问题的具体示例：

假设现有哈希表：

[0] -> E1 -> E2 -> E3 -> null
[1]

调整大小将执行以下操作：

- Create a new table
(old table)
[0] -> E1 -> E2 -> E3 -> null
[1]

(new table)
[0]
[1]
[2]
[3]


- iterate thru the original entries, and put it one by one 

(Put E1 to new table)
[0] -       E2 -> E3
[1]  \
      \
       v
[0]  -> E1 ->null
[1]
[2]
[3]

(Put E2 to new table)
[0] ------      E3
[1]        \
            \
             v
[0]  -> E2 -> E1 ->null
[1]
[2]
[3]

此时你会看到，旧表的索引0仍然指向E1

如果另一个线程进来并尝试调整大小，在这种中间状态下调整大小可能会导致各种问题：如您的原始文章中错误的next，或结果表中缺少条目等。

Answer 2

来自 Oracle Java 文档 (http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/HashMap.html)

请注意，此实现不同步。如果多个线程 同时访问哈希映射，并且至少访问其中一个线程 从结构上修改地图，它必须在外部同步。 （一个 结构修改是添加或删除一个或 更多映射；仅仅改变与一个键关联的值 实例已经包含不是结构修改。）这是 通常通过同步一些自然而然的对象来完成 封装地图。如果不存在这样的对象，则地图应该是 使用 Collections.synchronizedMap 方法“包装”。这是最好的 在创建时完成，以防止意外的不同步访问 地图：

Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));

当你向 hashmap 添加元素时，它的内部结构会发生变化，因此你不能相信 hashmap 中元素的顺序。如果要保持顺序，请使用 TreeMap。

Answer 3

我从这里得到了答案：

http://mailinator.blogspot.hu/2009/06/beautiful-race-condition.html

另外，谢谢