HashMap非线程安全分析

通过各方资料了解，HashMap不是线程安全的，但是为什么不是线程安全的，在什么情况下会出现问题呢？

1. 下面对HashMap做一个实验，两个线程，并发写入不同的值，key和value相同，最后再看看value和key是否相等。

import java.util.HashMap;

public class TestHashMap {

  public static final HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<String, String>();

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    // 线程一
    Thread t1 = new Thread() {
      public void run() {
        for (int i = 0; i < 25; i++) {
          hashMap.put(String.valueOf(i), String.valueOf(i));
        }
      }
    };

    // 线程二
    Thread t2 = new Thread() {
      public void run() {
        for (int j = 25; j < 50; j++) {
          hashMap.put(String.valueOf(j), String.valueOf(j));
        }
      }
    };

    t1.start();
    t2.start();

    // 主线程休眠1秒钟，以便t1和t2两个线程将firstHashMap填装完毕。
    Thread.sleep(1000);

    for (int i = 0; i < 50; i++) {
      // 如果key和value不同，说明在两个线程put的过程中出现异常。
      if (!String.valueOf(i).equals(hashMap.get(String.valueOf(i)))) {
        System.err.println("出现多线程异常，序号："+i);
      }
    }
  }
}

经过多次测试，都会出现类似下面的错误：

出现多线程异常，序号：0

出现多线程异常，序号：1

出现多线程异常，序号：3

出现多线程异常，序号：4

2. 为什么会导致这样的情况

  1） 查看HashMap的put方法

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

因为put方法没有加synchronized方法，在执行modCount++,addEntry时都有可能出现问题，modCount代码比较简单，就不深究了，下面再看看addEntry函数。

  2）addEntry函数

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

当容量达到阈值时，就会对map进行扩容，然后将原有值拷贝到新的值中；可以想象，如果两个线程同时对map进行扩容，将会带来巨大的问题，如数据丢失。

基于这点原因考虑，如果map本身的大小就比较大，不会扩容，那情况如何？

修改上述代码样例中的hashMap的构造函数，带上初始大小

public static final HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<String, String>(50);

再次测试，基本没有出现并发的问题。

不过理论上看应该还是有问题的，只是出现的几率减小了，对于多线程情况下，可以使用HashTable或者通过java.util.Collections.synchronizedMap(map)函数对map进行封装或者使用ConcurrentHashMap类

参考资料： 

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a1f59bf0100o98k.html

http://www.iteye.com/topic/656670