我们都知道HashMap是线程不安全的，在多线程环境中不建议使用，但是其线程不安全主要体现在什么地方呢，本文将对该问题进行解密。
在jdk1.8中对HashMap做了很多优化，这里先分析在jdk1.7中的问题，相信大家都知道在jdk1.7多线程环境下HashMap容易出现死循环，这里我们先用代码来模拟出现死循环的情况：
-
public
class HashMapTest {
-
-
public static void main(String[] args) {
-
HashMapThread thread0 =
new HashMapThread();
-
HashMapThread thread1 =
new HashMapThread();
-
HashMapThread thread2 =
new HashMapThread();
-
HashMapThread thread3 =
new HashMapThread();
-
HashMapThread thread4 =
new HashMapThread();
-
thread0.start();
-
thread1.start();
-
thread2.start();
-
thread3.start();
-
thread4.start();
-
}
-
}
-
-
class HashMapThread extends Thread {
-
private
static AtomicInteger ai =
new AtomicInteger();
-
private
static Map<Integer, Integer> map =
new HashMap<>();
-
-
@Override
-
public void run() {
-
while (ai.get() <
1000000) {
-
map.put(ai.get(), ai.get());
-
ai.incrementAndGet();
-
}
-
}
-
}
上述代码比较简单，就是开多个线程不断进行put操作，并且HashMap与AtomicInteger都是全局共享的。
在多运行几次该代码后，出现如下死循环情形：
其中有几次还会出现数组越界的情况：
这里我们着重分析为什么会出现死循环的情况，通过jps和jstack命名查看死循环情况，结果如下：
从堆栈信息中可以看到出现死循环的位置，通过该信息可明确知道死循环发生在HashMap的扩容函数中，根源在transfer函数中，jdk1.7中HashMap的transfer函数如下：
-
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;
-
}
-
}
-
}
总结下该函数的主要作用：
在对table进行扩容到newTable后，需要将原来数据转移到newTable中，注意10-12行代码，这里可以看出在转移元素的过程中，使用的是头插法，也就是链表的顺序会翻转，这里也是形成死循环的关键点。
下面进行详细分析。
1.1 扩容造成死循环分析过程
前提条件，这里假设：
-
hash算法为简单的用key mod链表的大小。
-
最开始hash表size=2，key=3,7,5，则都在table[1]中。
-
然后进行resize，使size变成4。
未resize前的数据结构如下：
如果在单线程环境下，最后的结果如下：
这里的转移过程，不再进行详述，只要理解transfer函数在做什么，其转移过程以及如何对链表进行反转应该不难。
然后在多线程环境下，假设有两个线程A和B都在进行put操作。线程A在执行到transfer函数中第11行代码处挂起，因为该函数在这里分析的地位非常重要，因此再次贴出来。
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此时线程A中运行结果如下：
线程A挂起后，此时线程B正常执行，并完成resize操作，结果如下：
这里需要特别注意的点：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。
此时切换到线程A上，在线程A挂起时内存中值如下：e=3，next=7，newTable[3]=null，代码执行过程如下：
-
newTable[3]=e
----> newTable[3]=3
-
e=next
----> e=7
此时结果如下：
继续循环：
-
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
结果如下：
再次进行循环：
-
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
注意此次循环：e.next=7，而在上次循环中7.next=3，出现环形链表，并且此时e=null循环结束。
结果如下：
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，造成悲剧。
1.2 扩容造成数据丢失分析过程
遵照上述分析过程，初始时：
线程A和线程B进行put操作，同样线程A挂起：
此时线程A的运行结果如下：
此时线程B已获得CPU时间片，并完成resize操作：
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。
这里我们看jdk1.8中HashMap的put操作源码：
-
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;
-
}
这是jdk1.8中HashMap中put操作的主函数， 注意第6行代码，如果没有hash碰撞则会直接插入元素。
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。
总结
首先HashMap是线程不安全的，其主要体现：
-
在jdk1.7中，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据丢失。
-
在jdk1.8中，在多线程环境下，会发生数据覆盖的情况。
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